Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Систематика семейства Onagraceae 6
1.2. Характеристика исследуемого растения 8
1.3. Биологически активные вещества, содержащиеся в растительном сырье 10
1.4. Выделение экстрактивных веществ 20
1.5. Биологическая активность экстрактов растения 24
1.6. Использование кипрея узколистного в качестве функциональных добавок в продуктах питания 25
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 27
2.1. Методика отбора проб растительного сырья 27
2.2. Краткая характеристика природно-климатических условий мест произрастания 27
2.3. Методики исследования химического состава сырья 34
2.4. Методика выделения эфирного масла 44
2.5. Методы получения и исследования экстрактивных веществ растительного сырья 46
2.6. Утилизация послеэкстракционного остатка 50
2.7. Методы исследования биологической активности экстрактов растения 51
ГЛАВА III. ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВ CHAMERION ANGUSTIFOLIUM(L.)HOLUB 53
3.1. Сравнительная оценка химического состава кипрея узколистного из разных мест произрастания 53
3.2. Определение химического состава эфирного масла кипрея узколистного 62
Заключение к главе III 67
ГЛАВА IV. ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ CHAMERION ANGUSTIFOLIUM (L.) HOLUB 69
4.1. Экстракция надземной части кипрея узколистного различными растворителями 69
4.2. Оптимизация процесса экстракции сжиженной углекислотой 84
4.3. Экстракция надземной части кипрея узколистного сжиженной углекислотой 87
4.4. Утилизация послеэкстракционного остатка кипрея узколистного микробиологическим методом 89
4.5. Исследование биологической активности экстрактов кипрея узколистного 90
4.6. Использование кипрея узколистного в качестве функциональной добавки в продукты питания 94
Заключение к главе IV 98
ВЫВОДЫ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 116
- Характеристика исследуемого растения
- Краткая характеристика природно-климатических условий мест произрастания
- Сравнительная оценка химического состава кипрея узколистного из разных мест произрастания
Введение к работе
В настоящее время на основании многочисленных исследований и тщательного изучения достижений народной медицины все большее признание находит применение в лечении и профилактики трудноизлечимых заболеваний растительные лекарственные препараты. Огромный резерв полезных растений с повышенным содержанием различных ценных веществ представляет флора Сибири, в том числе такой регион, как Красноярский край. На его территории произрастает более 100 видов лекарственных растений, которые используются или могут быть использованы в качестве источников ценных биологически активных веществ для обогащения ими продуктов питания, а также в лечении и профилактике трудноизлечимых заболеваний.
Известно, что сапонины, флавоноиды, витамины и другие биологически активные вещества в растениях находятся в определенных состояниях, создавшихся в процессе взаимодействия организма с окружающей средой. Очевидно, в этом и заключается преимущество растительных препаратов по сравнению с лекарственными средствами, полученными путем химического синтеза. Будучи сложными по составу они содержат много ингредиентов, которые придают им ценные свойства и обеспечивают многостороннее действие на организм, более сильное, чем действие каждого из них в отдельности. Особенности климатических и экологических условий, разнообразие географических зон обусловливают специфику обменных процессов, протекающих в растениях, влияют на синтез и накопление в них биологически активных веществ. В этой связи возникает необходимость поиска наиболее перспективных лекарственных растений, отбора из природной флоры видов, популяций, обладающих высоким потенциалом как по синтезу биологически активных веществ, так и по доступности их заготовки и отсутствию особых нежелательных эффектов.
5 Таким перспективным лекарственным растением является кипрей
узколистный (Chamerion angustifolium (L.) Holub). Основанием для
проведения данного исследования явилось недостаточная изученность
химического состава кипрея узколистного.
Целью настоящей работы является изучение химического состава
кипрея узколистного, произрастающего в разных эколого-географических
условиях Красноярского края.
Основные задачи исследования:
Изучить химический состав кипрея узколистного, собранного в трех почвенно-климатических зонах Красноярского края: подтайга предгорий (Саянского района), Красноярская лесостепь (Емельяновский район), тайга низменности (Северо-Енисейский район).
Определить условия выделения биологически активных веществ путем экстракции группой растворителей из кипрея, в зависимости от района его произрастания.
Исследовать возможности утилизации послеэкстракционного шрота кипрея узколистного методом биоконверсии.
Изучить фармакологические свойства полученных экстрактов.
Характеристика исследуемого растения
Кипрей розовый - Epilobium roserium Schreb. Редкое, многолетнее растение, высотой 20-70 см. Листья, на черешках, за исключением верхних, 1-7 мм длиной. Стебель по большей части одиночный, довольно высокий, листья удлиненные, яйцевидно - ланцетные. Чашечка и коробочка короткопушистые.
Кипрей четырехгранный (четырехсторонний) - Epilobium tetragonum L. Очень редкое, многолетнее растение, 30-70 мм высотой. Листья сидячие, ланцетные, к верхушке постепенно суженные, часто - и острозубчатые. Стебель с четырьмя выдающимися линиями и оттого довольно ясно четырехгранный, в верхней части чашечки и коробочки, ровно как и цветоножки, прижато - волосистый. Лепестки лилово - розовые или бледно -розовые.
Хамерион узколистный (иван-чай) - Chamerion angustifolium (L.) Holub (Epilobium angustifolium L.). Многолетнее растение, 50-150 см высотой. Цветки крупные (2,5- 4 см в диаметре), очередные, лилово-пурпуровые, слегка неправильные, горизонтально раскрытые, собраны в длинные кисти, лишенные листьев, лишь с мелкими предцветниками. Лепестки цельнокрайные или слегка выемчатые. Тычинки расположены в один ряд, изогнутые. Столбик пригнутый, при основании волосистый или голый, цветет в июне - августе.
Хамерион широколистный - Chamerion Latifolium (L.) Holub (Epilobium latifolium L.). Многолетнее растение, 20-50 см высотой. Листья супротивные, только верхние очередные. Цветки в короткой кисти с листьями, почти не отличающимися от стеблевых. Столбик голый, вдвое короче тычинок.
Энотера красностебельная - Oenothera rubicaulis Klebahn. Двухлетнее растение, до 2-х м высотой. Верхушка стебля красная, по стеблю и завязи рассеяны мелкие красные точки и бугорки, из которых выходят отстоящие изогнутые жесткие волоски. Лепестки 20-40 мм длиной и 20-25 мм шириной, желтые. Семена с кожистой оторочкой, без хохолка.
Энотера двухлетняя - Oenothera bienniss L. Двухлетнее растение, высотой 50-100 см. Верхушка стебля зеленая, на стебле и завязях красные точки отсутствуют. Лепестки желтые до 40 мм длиной и 30 мм шириной. Семена без хохолка.
Двулепестник альпийский - Circaea alpine L. Многолетнее растение с тонким и нежным стеблем, высотой 4-25 см. Листья серцевидные, коротко заостренные, по краю выемчато-зубчатые. Цветки мелкие, беловатые. Чашелистиков, лепестков и тычинок по 2, плод грушевидный, не раскрывающийся, одно - двухсемянный, покрытый крючковидными щетинистыми волосками [1-4].
Кипрей узколистный (иван-чай, копорский чай) - многолетнее травянистое растение семейства кипрейных (Onagraceae), род - Chamerion, высотой 60-150 см с мясистым ползучим корневищем длиной до 1 м (рис. 1). Стебель простой, прямостоячий, округлый, голый, маловетвистый, неопушенный, высотой 50-150 см, внизу иногда красноватый. Листья очередные, накрест супротивные, сидячие или короткочерешковые, ланцетные, острые, почти цельнокрайные, с округлым основанием длиной 5-12 см, шириной 0,7-2 см, снизу бело-зеленые с заметной сетью жилок [1, 5, 6].
Цветки крупные, розовые, лилово-красные или фиолетовые, четырехлепестковые, собраны в длинные кисти длиной 10-45 см на верхушках стеблей, чашечка рассеченная почти до основания, с небольшой трубкой с горизонтально откинутыми острыми долями. Цветки раскрываются с 6 до 7 часов утра. Плод - длинная четырехгранная стручковидная коробочка до 8 см, вместе с цветоножкой и завязью покрыта волосками. Семянки очень мелкие, многочисленные с очень длинными волосками. Цветет с конца июня до середины августа.
Краткая характеристика природно-климатических условий мест произрастания
В зимний период на территории формируется континентальный умеренный воздух с низкими температурами и незначительным влагосодержанием. Минимальные зимние температуры (декабрь, январь) достигают - 61С, максимальные летние +34С (июль). Продолжительность периода с температурой ниже 0С составляет 215; число дней с температурой выше 10С равно 80. Безморозный период короткий - 89-95 дней. Годовое количество осадков составляет около 470 мм [120]. Среднегодовая температура составляет -5С (табл. 1).
Антициклональное поле способствует ослаблению ветровой активности, застою холодного воздуха в вогнутых формах рельефа, что создает благоприятные условия для значительного выхолаживания приземного слоя атмосферы. В течение этого периода отмечается наименьшее количество осадков. Средняя дата появления снега - 27 сентября, а устойчивый снежный покров устанавливается в начале октября. Полностью снег сходит 23 мая, при ранней дате - 30 апреля и поздней - 12 июня. Наибольшая высота снега приходится на конец марта и в среднем достигает 83 см. Многолетняя мерзлота отсутствует. Глубина сезонного промерзания колеблется от 0,5 до 2,0 м, в зависимости от толщины снежного покрова [123].
В переходные сезоны происходят вторжения циклонов западного, северо-западного и юго-западного направлений. Полностью снег сходит в конце мая. Летом циклоническая деятельность выражена менее интенсивно. В это время здесь формируется континентальный умеренный воздух, отличающийся от зимнего неустойчивостью, способствующей образованию облачности и выпадению осадков.
Почвы преимущественно подзолистые, луговые и болотные глинистого и суглинистого механического состава с кислой и слабокислой реакцией среды. В Северо-Енисейском районе распространены лиственнично-сосновые леса [119].
Климатические характеристики районов за период исследования (2004-2005 гг.) представлены в таблице 1. Данные предоставлены Гидрометеорологическим центром (ГУ - Красноярский ЦГМС-Р).
Сравнительная оценка химического состава кипрея узколистного из разных мест произрастания
По уровню белков и клетчатки в верхней части побегов можно судить об активности ростовых процессов (делении, росте клеток), а по содержанию лигнина - о скорости созревания и старения клеток. Между указанными биохимическими показателями и фазами роста существуют положительные связи.
По нашим наблюдениям кипрей узколистный, произрастающий в Красноярской лесостепи, характеризуется наибольшим приростом биомассы, что сочетается с максимальным содержанием белков и клетчатки, и минимальным - лигнина. Продуктивность кипрея, собранного в подтайге предгорий и тайге низменности, была ниже. В этих образцах установлен меньший уровень клетчатки и белков, но высокий лигнина.
Данные хорошо сочетаются с определенными концентрациями зеленых пигментов в листьях. Количество хлорофиллов а и b в биомассе кипрея из Красноярской лесостепи было более высоким, что, вероятно, обеспечило растениям большую активность фотосинтеза, лучшую обеспеченность фотоассимилятами и максимальную продуктивность.
В таблице 2 приводятся данные по легкогидролизуемым полисахаридам. По-видимому, легкогидролизуемые полисахариды представлены слизями, о присутствии которых в сырье кипрея узколистного сообщалось прежде [6]. Известно, что слизи выполняют в растениях важную биологическую функцию как резервы углеводов, способствующие удержанию воды клетками, в которых они накапливаются, и повышающие засухоустойчивость растений.
Наибольшая концентрация слизи установлена в листьях кипрея Красноярской лесостепи. Возможно, активный синтез этих легкогидролизуемых полисахаридов является тем биохимическим механизмом защиты растений, позволившим поддерживать высокий осмотический потенциал тканей, максимальную активность биосинтетических ростовых процессов в условиях меньшего количества осадков и большего дефицита влаги, которыми характеризовалась в исследуемые годы Красноярская лесостепь сравнительно с подтайгой предгорий и тайгой низменности.
Различия по содержанию дубильных веществ между растениями разных местопроизрастаний были несущественны. Наличие дубильных веществ в сочетании со слизью обуславливает листьям кипрея хорошие противовоспалительные свойства, особенно при язвенной болезни желудка.
Максимальные содержания антоцианов, рутина и каротина определены в сырье кипрея Красноярской лесостепи, а аскорбиновой кислоты - тайги низменности.
