University ITMO (Candidate of Technical Sciences, Associate Professor)
The purpose of the study is to determine the content of extractive water-soluble substances, phenolic compounds and heavy metals in aqueous extracts of samples of vegetative parts of Altai plants. Stems, leaves, buds of blackberries, raspberries, currants, hawthorn berries, chamomile flowers were used for analysis, and green and black teas were used to compare characteristics. Despite the difficulty of extrac-ting from stems and buds, the concentration of polyphenolic compounds is high, comparable to green tea. As a result, it was determined that in the vegetative parts of plants, the percentage of extractive substan-ces reaches 52.34 %. While the content of extractives in infusions prepared from dried flowers and berries (for example, chamomile, hawthorn) ranged from 18.48 to 29.88 %. The quantitative content of phenolic compounds (according to Folina-Ciocalto) in Altai plant samples was determined. Blackberry leaves contain 5.44 % more polyphenolic compounds than black tea (10.78 %) and less than green tea (16.24 %). Raspberry leaves (12.32 %) and black tea (10.78 %) do not have significant differences in the total content of polyphenols, therefore they can be used additionally or as an interchangeable product for enrichment with secondary dietary substances. The leaves of blackberries and raspberries have a similar composition due to belonging to the same plant family. Plants were also analyzed for the content of heavy metals. This analysis showed the safety of raw materials for use in the food industry and the absence of toxic elements.
antioxidant properties, polyphenols, vegetative parts, water-soluble substances, Rosaceae family, Gooseberry family, Aster family
Введение. Имеются многочисленные публикации и научные работы об антиоксидантном действии растительной пищи и связанном с этим положительным влиянием на профилактику хронических заболеваний. Все большее внимание исследователей и практиков привлекает использование вегетативных частей растений, ягоды и плоды которых активно используются в России для пищевой промышленности. Особенно в отношении состава антиоксидантно-активных компонентов в стеблях, почках и листьях этих продуктов [1, 2].
Сейчас авторы большинства исследований фенольных соединений утверждают: полифенолы имеют широкую область действия и защищают организм от болезней цивилизации. Исследование, проведенное Медицинским центром Университета Вандерблита, показало, что регулярное потребление фруктовых соков может снизить риск болезни Альцгеймера до 76 % [3, 4].
Полифенол таксифолин из экстрактов лиственных растений часто используется для лечения инфарктов головного мозга и их последствий [5].
Натуральные полифенолы встречаются в растениях в виде биологически активных веществ, таких как красители, ароматизаторы и дубильные вещества. Они предназначены для защиты растения, а также для привлечения насекомых их ярким цветом. В то время, как флавоноиды придают растениям желтый цвет, антоцианы отвечают за красную, синюю и фиолетовую окраску. Поскольку полифенолы служат, в частности, для защиты растения от патогенов и болезней, они встречаются в основном в кожуре и в вегетативных частях растений.
Цель исследования – получить данные о количественном содержании фенольных соединений, экстрактивных водорастворимых веществ и тяжелых металловодных экстрактов образцов вегетативных частей растений Алтая.
Задачи: определить количественное содержание фенольных соединений (по Фолина-Чокальто) и экстрактивных веществ, а также тяжелых металлов в вегетативных частях растений Алтая.
Материал и методы. Для сравнения характеристик использовался зеленый и черный чай [6]. В качестве материалов исследования – стебли, листья, почки ежевики, малины, смородины, ягоды боярышника, цветы ромашки, ягоды боярышника, собранные летом 2021 г. в Краснощековском районе Алтайского края. Сушка проходила в конвекционном сушильном шкафу при температуре 30–40 °С, затем вегетативные части растений размалывали механически в ступе.
Для оценки содержания экстрактивных водорастворимых веществ и общего содержания полифенолов проведена водная экстракция кипячением с обратным холодильником по ГОСТ Р ИСО 9768-2011 [7, 8].
Общие фенолы определяли с помощью теста Фолина-Чокальтеу. Использовалось руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище Р 4.1.1672-03 [9].
Извлечение водорастворимых веществ из навески продукта проводилось путем кипячения воды с обратным холодильником, фильтрации, выпаривания фильтрата досуха и взвешивания остатка. Выполнено по ГОСТ Р ИСО 9768-2011.
Исследования по оценке сырья на содержание металлов, таких как стронций, свинец, мышьяк, цинк, медь, никель и хром, проводились на спектроскане МАКС-GF2E. В случае прямого определения материал образца измельчался, прессовался, а затем помещался в спектрометр. Анализ проводился в соответствии с выбранной программой автоматически. Дополнительная подготовка образца не требовалась.
Результаты и их обсуждение. В ходе работы было определено содержание экстрактивных водорастворимых веществ, общее содержание полифенолов (табл. 1) и тяжелых металлов в 7 образцах водных экстрактов [10, 11].
Процентное содержание экстрактивных веществ колебалось от 18,48 до 52,34 %. Высокое содержание экстрактивных веществ было обнаружено в вегетативных частях растений (например, ежевика и малина), в то время как настои, приготовленные из соцветий (например, ромашка), имели пониженное процентное содержание. По полученным данным установлено, что содержание экстрактивных фенольных веществ коррелирует, даже если невозможно установить полностью линейную зависимость.
Общее содержание фенольных веществ в водных настоях представлено в эквивалентах галловой кислоты.
Таблица 1
Содержание общих полифенольных соединений и водорастворимых
экстрактивных веществ, % на сухое вещество
|
Показатель |
Зеленый чай |
Ежевика |
Малина |
Смородина |
Черный чай |
Боярышник |
Ромашка |
|
Общее содержание фенольных веществ |
16,24 |
16,22 |
12,32 |
10,86 |
10,78 |
9,34 |
6,64 |
|
Экстрактивные вещества |
52,34 |
46,86 |
38,92 |
35,46 |
42,46 |
29,88 |
18,48 |
В зеленом чае (Camelia sinensis) зафиксировано наибольшее количество полифенольных веществ по сравнению с другими исследуемыми образцами. В вегетативных частях растений ежевики, малины и черного чая – наибольшее содержание фенольных соединений из исследуемых образцов. В плодах боярышника процентное содержание фенольных соединений достигает 9,34. В плодах ежевики, малины, смородины также выявлено высокое содержание полифенольных соединений, что имеет высокий потенциал для пищевой промышленности. Самый низкий потенциал в отношении полифенольных соединений отмечен в соцветиях ромашки (Matricaria chamomilla) [12–14].
В ходе исследования вегетативных частей боярышника и ромашки не выявлено существенных различий в содержании фенольных соединений. Плоды и соцветия боярышника и ромашки имеют несколько меньший биогенный потенциал в отношении фенольных соединений по сравнению с малиной и ежевикой. Из 7 образцов ромашка имеет самое низкое содержание фенольных и экстрактивных веществ. Из-за принадлежности к одному и тому же семейству растений для ежевики и малины установлено некоторое сходство в процентном содержании фенольных и экстрактивных веществ.
Если сравнить данные содержания полифенольных соединений для зеленого и черного чая, то значения, определенные в ходе анализов, меньше на 10 и 12 % соответственно [2, 6]. Причины этого, вероятно, можно найти в сорте, происхождении и сборе чая и, возможно, в типе экстракции.
Проведен анализ всех образцов на безопасность, определено содержание металлов (табл. 2).
Таблица 2
Содержание макро- и микроэлементов в исследуемых образцах
|
Образец |
Sr, мг/кг |
Pb, мг/кг |
As, мг/кг |
Zn, мг/кг |
Cu, мг/кг |
Ni, мг/кг |
Co, мг/кг |
Fe2O3, % |
MnO, мг/кг |
Cr, мг/кг |
TiO2, % |
|
Зеленый чай |
94 |
4 |
5 |
65 |
0 |
3 |
0 |
0,02 |
330 |
27 |
0,05 |
|
Ежевика |
72 |
3 |
2 |
59 |
0 |
3 |
1 |
0,00 |
127 |
28 |
0,04 |
|
Малина |
85 |
3 |
4 |
50 |
0 |
4 |
0 |
0,03 |
851 |
32 |
0,05 |
|
Смородина |
111 |
0 |
3 |
40 |
0 |
4 |
0 |
0,06 |
229 |
29 |
0,04 |
|
Черный чай |
87 |
4 |
2 |
60 |
0 |
2 |
0 |
0,04 |
442 |
54 |
0,06 |
|
Боярышник |
60 |
3 |
1 |
76 |
0 |
3 |
0 |
0,07 |
594 |
43 |
0,03 |
|
Ромашка |
65 |
2 |
4 |
45 |
0 |
3 |
0 |
0,03 |
543 |
34 |
0,02 |
Содержание тяжелых металлов не превышает допустимых значений санитарных норм. Важной задачей пищевой промышленности является контроль за безопасностью сырья. Благодаря своему физическому строению растения не могут избежать неблагоприятных условий окружающей среды и, как следствие, тяжелые металлы могут накапливаться в большом количестве. В исследуемых образцах были обнаружены лишь следы токсичных металлов, что свидетельствует о безопасности продуктов.
Заключение. В вегетативных частях ежевики, малины, смородины, ягоды боярышника, цветков ромашки содержание экстрактивных веществ колебалось от 18,48 до 52,34 %. По количеству полифенольных соединений зеленый чай имеет преимущество в сравнении с другими образцами. Листья ежевики содержали на 5,44 % больше полифенольных соединений, чем черный чай (10,78 %), и меньше, чем зеленый чай (16,24 %). Листья малины (12,32 %) и черный чай (10,78 %) не имеют существенных различий по содержанию фенольных соединений, поэтому настой из листьев малины может использоваться в питании как альтернатива. Листья ежевики и малины имеют некоторое сходство из-за принадлежности к одному семейству растений.
Согласно полученным данным, высокое содержание полифенолов и высокая экстрактивность настоев свидетельствуют о хорошем потенциале изучаемого сырья для пищевой промышленности. Актуальность обогащения продуктов экстрактами растений заключается в отсутствии физиологической калорийности при установленных высоких концентрациях вторичных веществ.
1. Makris D.P., Boskou G. Soderzhanie polifenolov i antioksidantnye harakteristiki ekstraktov iz tverdyh othodov vinodel'cheskoy promyshlennosti i drugih agroprodovol'stvennyh othodov in vitro // Zhurnal sostava i analiza pischevyh produktov. 2007. T. 2, № 20. S. 132.
2. Lin Yu-S., Cay Yu-Dzh. Faktory, vliyayuschie na urovni chaynyh polifenolov i kofeina v chaynyh list'yah // Zhurnal sel'skohozyaystvennoy i pischevoy himii. 2003. T. 7, № 51. S. 1864–1873. DOI:https://doi.org/10.1021/jf021066b.
3. Aviram M. Potreblenie granatovogo soka so stenozom sonnoy arterii // Klinicheskoe pitanie. 2004. № 23. S. 423–433.
4. Ci Day, Dzheyms K., Erik B.L. Fruktovye i ovoschnye soki i bolezn' Al'cgeymera // The Kame Project. Am J Med.2006. T. 9, № 119. S. 751–759. DOI:https://doi.org/10.1016/j.amjmed. 2006.03.045.
5. Adeleh E., Pol K. Vliyanie polifenol'nyh soedineniy chaya na vypadenie volos u gryzunov // Zhurnal Nacional'noy medicinskoy associacii. 2005. T. 8, № 97. S. 1165.
6. Astill K., Berch M.R., Dakomb K. Faktory, vliyayuschie na soderzhanie kofeina i polifenolov v nastoyah chernogo i zelenogo chaya // Zhurnal sel'skohozyaystvennoy i pischevoy himii. 2001. T. 11, № 49. S. 5340–5347. DOI:https://doi.org/10.1021/jf010759.
7. Popova O.S. Sravnitel'naya harakteristika effektivnosti razlichnyh metodov ekstrakcii polifenolov iz rasteniy semeystva yasnotkovye // Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. 2017. № 6. S. 34–38.
8. Azmir Dzh.Z. Metody izvlecheniya biologicheski aktivnyh soedineniy iz rastitel'nyh materialov // Zhurnal pischevoy inzhenerii. 2013. T. 4, № 117. S. 426–436. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.01.014.
9. Kyahkonen M.P., Hopia A.I. Antioksidantnaya aktivnost' rastitel'nyh ekstraktov, soderzhaschih fenol'nye soedineniya // Zhurnal sel'skohozyaystvennoy i pischevoy himii. 1999. T. 10, № 47. S. 3954–3962. DOI:https://doi.org/10.1021/jf990146l.
10. Chernyh I.A. Opredelenie vodorastvorimyh ekstraktivnyh veschestv i suhoy kletkatki v razlichnyh vidah chaya // Estestvennye i medicinskie nauki: mat-ly XL stud. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. M.: Mezhdunar. centr nauki i obrazovaniya, 2021. S. 79–86.
11. Kushnareva O.P. Kolichestvennoe opredelenie vodorastvorimyh ekstraktivnyh veschestv v razlichnyh sortah chaya // Universitetskiy kompleks kak regional'nyy centr obrazovaniya, nauki i kul'tury: mat-ly Vseros. nauch.-metod. konf. Orenburg, 2020. S. 2548–2551.
12. Identification of the 100 richest dietary sources of polyphenols: an application of the Phenol-Explorer database / J. Pérez-Jiménez [et al.] // European Journal of Clinical Nutrition, 64. S. 112–120 (2010). DOI:https://doi.org/10.1038/ejcn.2010. 221.
13. Protivorakovaya effektivnost' polifenolov i ih kombinaciy / A. Nidzveki [i dr.] // Journal of Nutrition. 2016. № 8 (9). S. 552. DOI:https://doi.org/10.3945/jn.113.177121.
14. Vysokie koncentracii mochevogo biomarkera potrebleniya polifenolov svyazany so snizheniem smertnosti u pozhilyh lyudey / R. Zamora-Ros [i dr.] // Zhurnal pitaniya. 2013. № 143 (9). S. 1445. DOI:https://doi.org/10.3945/jn. 113.177121.
