Изучение антиоксидантной активности растений

С конца мая до июля на лесных опушках среди кустарниковых зарослей и по речным поймам зацветает привлекающий нас крупными душистыми цветками шиповник. Название растения уже говорит о том, что оно покрыто шипами. Особенно много шипов на молодых ветвях, которые этим защищаются от поедания их травоядными животными. На одеревеневших стеблях шиповника шипов меньше, так как он достаточно хорошо защищен корой [5].

Шиповник был первым растением, которое еще в глубокой древности человек стал разводить для красоты и за многие века вырастил из него большое количество видов роз [11].

В России произрастает свыше 60 видов шиповника. Шиповник представляет собой красивый колючий кустарник. Для заготовок большое значение имеют два вида: шиповник иглистый и шиповник коричный [12].

Шиповник иглистый имеет буроватые ветви, густо усаженные тонкими, прямыми, равномерными щетинками. Цветет в июне -- июле розовыми цветками. Плоды яйцевидной формы, гладкие, блестящие. Шиповник иглистый произрастает в лесной зоне, заходит в тундру от Тихого океана до Ленинграда, но к западу, от Онежского озера, изреживается [11].

Шиповник коричный в отличие от шиповника иглистого растет по поймам рек, среди кустарников и в лесах. Ветви блестящие, красно-коричневые. Цветоносные стебли снабжены загнутыми книзу шипами, расположенными попарно у основания черешка, а листоносные побеги, кроме того, усажены тонкими прямыми шипами неравной длины. Шиповник коричный произрастает почти по всей Европейской территории России, особенно на севере [21].

Неприхотливый колючий кустарник -- дикая роза.

Витамина С в плодах шиповника больше, чем в смородине и лимоне. Имеются витамины группы В, К, Р, каротин, сахара, дубильные вещества, органические кислоты, пектины, микроэлементы. В семенах содержится витамин Е. Препараты плодов этого природного поливитаминного концентрата используют для профилактики и лечения цинги, куриной слепоты и других авитаминозов, при малокровии, хлорозе, атеросклерозе, гипертонии, различных кровотечениях, других заболеваниях. Собирают плоды шиповника до заморозков [20], [34].

В корнях много дубильных веществ, поэтому их используют в качестве вяжущего средства.

Из семян шиповника получают масло, содержащее жирные кислоты и витамины. Оно обладает противовоспалитёльными и ранозаживляющими свойствами [22].

1.2.4 Биология чайного листа (Thea)

Большинство потребителей привыкло различать чаи в основном по району произрастания: китайский, индийский, цейлонский, грузинский, краснодарский и т.д.

Все многообразие чаев делится на три основные типа: черный, зеленый, оолонги (красные и желтые чаи). Цвет является лишь внешним отражением различий в биохимических процессах обработки чайного листа, что в конечном счете оказывает влияние на химический состав и основные вкусовые и ароматические признаки каждого типа чая [28], [38], [42], [44].

Красный и желтый чаи являются промежуточными типами между черным и зеленым. Красные чаи ближе стоят к черным, а желтые - к зеленым [44].

Биологическое название чая каркаде - гибискус сабдарифа. Гибискус сабдарифа относится к семейству мальвовых (Malvaceae).

В мире насчитывается более 150 видов гибискуса. Гибискус сабдарифа представляет собой кустарниковое однолетнее, высотой до 3.5 м, растение разветвленной формы, с глубоко внедренной в грунт корневой системой [46].

Стебель и листья - зеленого цвета, с красноватыми оттенками. Листья верхней части кустарника гладкие, пальмообразные, разделенные на 3-7 долей с зубчатыми опушками; в нижней части растения форма листьев - овальная. Цветки очень крупные, (5-7) cм в диаметре, с короткой цветоножкой и толстыми лепестками. По цвету они ярко-красные с темно-фиолетовым венчиком снаружи и темно-пурпурным внутри. У основания лепестков встречается желтое, иногда коричневое пятно. Чашечки цветков гибискуса (та часть, которая высушивается и используется в качестве чая) красноватого, иногда зеленоватого цвета. После окончания цветения, чашечка приобретает светло-красный оттенок, увеличивается в размерах, становятся мясистой и сочной [46].

Мате - чаеподобный напиток, который получается из сухих листьев вечнозеленого тропического дерева Illex Paraguariensis. Оно представляет собой ветвистое дерево-кустарник, которое в диких условиях живет до 50 лет и достигает в высоту до 15 метров [39].

Доля белков и аминокислот в составе чая -- 16-25%, доля сахаров и углеводов -- 10-16%.

Белков в чайном листе больше, чем всего остального, т.к. именно из них состоит в основном клетчатка чайного листа. Кроме того, в чае много разных белковосодеращих соединений, например, ферментов [47].

Основными растворимыми белками чая являются альбумины, которых в зеленом чае до 10% (в черном поменьше).

В экстремальных ситуациях чай является комплексной диетической пищей, которая полноценно восполняет в организме нехватку белков и витаминов.

В чае содержится также более 17 аминокислот, часть из которых находится в свободном состоянии. Аминокислоты вносят значительный вклад в создание своеобразного аромата чая [38].

До 12% полисахаридов, содержащихся в чае (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза и др.), нерастворимы, и потому бесполезны. Мало того, чем больше сахаров и углеводов в чае, тем хуже его качество.
1) Сахара (такие как фруктоза, глюкоза, мальтоза) -- 0,73-1,41%.
2) Крахмал -- 0,82 - 2,96 %.

3) Пектины -- 6,1% [47].

Пектины способствуют заживлению ран, снижают содержание холестерина в крови, улучшают обмен желчных кислот, нейтрализуют токсичность и побочные эффекты антибиотиков. Пектины благотворно влияют на слизистые оболочки носоглотки, горла, пищевода, желудка и т.д., обволакивая их своеобразным защитным слоем [47].

Например, обжечься горячим чаем сложнее, чем голым кипятком, т.к. именно пектины защищают слизистые от ожога. Это свойство, в сочетании с дубильными способностями танинов делает чай отличным противоожоговым и противовоспалительным средством [15].

От содержания пектинов напрямую зависит и гигроскопичность сухой заварки. Чем больше пектинов, тем лучше чай защищен от посторонних запахов, тем дольше он сохраняет свой аромат и тем дольше хранится [47].

Минеральных веществ в чае 4-7%. Но в общем, можно выделить макро- и микроэлементы [48].

Макроэлементы чая, мг/г: калий-17,90, кальций-4,70, магний-2,20, железо - 0,20.

Про макроэлементы. С одной стороны нормальная концентрация калия в крови является обязательным условием функционирования сердечной мышцы; с другой стороны, в нервных клетках существует такая вещь как калиево-натриевый баланс, без которого невозможно нормальное ее функционирование [48].

Таблица 1

Микроэлементы чая, мкг/г

Есть также данные о большом содержании в чае - примерно 0,3% от сухого веса - фосфора. Фосфор - это незаменимое вещество для активизации работы мозга. Также есть данные о весьма значительном содержании фтора в чае - около 0,2% от сухого веса [48].

Кроме этого чай преимущественно накапливает в себе и является ценным носителем таких элементов: алюминий, марганец, бор, барий, цинк, медь, никель. Очень хорошо из чая организмом усваиваются прежде всего марганец, цинк, медь, никель [40].

Доля пигментов в химическом составе чая - 1-12%. Пигменты - это красители. В чайном настое можно увидеть желто-зелено-красно-фиолетово - коричнево-бурые цвета и оттенки, которые задаются немногочисленными пигментами. Причем первые два более актуальны для неферментированных чаев, а вторые два - для улунов и черных [36].

1) Хлорофилл. Этот пигмент дает зеленую окраску живому растущему чайному листу. При термических обработках он в значительной мере разрушается и в большей мере остается лишь в неферментированных чаях (белом, зеленом и т.п.)

2) Каротин и ксантофилл. При термической обработке темнеют, отчасти участвуют в придании чаю красновато-бурого цвета. Хотя их в чае немного.

3) Теофлавин. В чае около 1-2%. Придает чайному настою золотисто-желтую гамму. Высокое содержание теофлавина характерно для качественных сортовых чаев. Если его мало, чай тусклый, блеклый, производит впечатление слегка мутноватого.

4) Теарубигин. В чае 10-20%. Придает чайному настою красно-коричневую гамму. В идийском агротипе чая теарубигин более темный (коричневый, бурый), в китайском - более светлый (красный) [36].

Теофлавин и теарубигин являются производными от чайных полифенолов. Оба пигмента образуются в процессе ферментации. Их химические структуры весьма похожи, но при этом теофлавин является более химически активным (соответственно - легче разрушается) и легко переходит в теарубигин.

В хорошем черном чае соотношение теафлавина и теарубигина должно быть 1/10 [36].

Наиболее важной составной частью чайного листа и готового чая является комплекс дубильных веществ, или так называемый чайный танин, обуславливающий не только органолептические свойства, но и биологическую ценность продукта. Теотанин - белое вещество вяжущего вкуса растворимое в воде и сообщающее напитку специфическую терпкость и крепость, выделил голландский химик Деусс. Установлено, что основными аккумуляторами танина служат двух-трехлетние побеги, а еще точнее - почка и первый лист, где его накапливается до 30%. В огрубевшем листе запасы дубильных веществ резко снижаются. Чем выше сорт сырья, тем больше танина в готовой продукции - до 18%. Окислительные во время ферментации лимонно-желтые танины придают настою характерную темно-золотую окраску, дополняют аромат [38].

Танин - полимерное фенольное соединение. Вместе с полифенолами в растении присутствуют и разнообразные мономерные соединения фенола. Среди них - группа окислительных кислот (галловая, салициловая и протокатехиновая), производные коричной кислоты и лактоны (кумарины, теогалин, кофейная, хлорогеновая, и кумаричная кислоты). В создании вкуса байхового чая участвуют также красящие вещества - антоцианы с их красно-фиолетовой палитрой [31].

Вопрос образования, превращения и условий накопления фенольных соединений - центральный в биохимии и физиологии чая. Основным компонентом сложного танинового комплекса являются катехины. Эти бесцветные кристаллические вещества впервые выявлены в 30-х годах прошлого века Ф. Руже. Хорошо растворимые в горячей воде, легко окисляются, они теряют при этом горький вкус и приобретают красновато-коричневый оттенок. Их экстракт применяют не только для дубления кож, но и для крашения х/б тканей, ароматизации какао, кофе, чая, вина, пива и табака. Сегодня известно более чем двести видов растений - носителей катехина, выполняющего функции передатчиков водорода в процессе дыхания [31].

Являясь составной частью дубильных веществ, катехины во многом превосходят те свойства, которыми славятся танины. Как и танины, катехины обладают антимикробными свойствами. Отваром зеленого чая успешно излечивают больных дизентерией. Чайные катехины способны увеличивать отложение витамина C, задержать его выведение из организма, предохранить от заболевания цингой [27].

Доля полифенолов в составе чая колеблется от 9 до 35% .Фенольные соединения -- один из наиболее распространенных и многочисленных классов природных соединений, обладающих биологической активностью. Активность обеспечивается наличием свободного или связанного фенольного гидроксила. Фенольные соединения делятся на три группы:

1) Простые фенолы (фенилы, фенолоспирты, фенолокислоты, кумарины и др.) с одним ароматическим кольцом;

2) Фенолы с двумя ароматическими кольцами (флавоноиды, флавоны, изофлавоноиды и др.);

3) Полимерные фенолы (полифенолы).

Эпикатехин. Один из полифенолов чая. Молекулярный вес -- 290.

Более активными являются фенольные соединения первой и второй групп, которые обладают широчайшим спектром фармакологического действия (антимикробное, адаптогенное и стимулирующее, мочегонное, Р-витаминное, кровоостанавливающее, гипотензивное, протиивораковое), и которые в незначительном количестве содержатся и в чае. К сожалению, многие фенольные соединения 1 и 2 групп, которые в значительной мере присутствуют в растущем чайном листе, при изготовлении чая в значительной мере утрачиваются, остаются преимущественно полифенолы. Следует отметить, что наиболее богаты активными фенольными соединениями белый и зеленый чаи [36].

В чае содержится более 30 полифенолов, которые по традиции называют дубильными веществами или танинами. Дело в том, что полифенолы способны образовывать весьма устойчивые химические соединения с белками, что и приводит к «дубильному эффекту». Данный эффект имеет хорошее фармацевтическое применение -- полифенолы чая действуют как кровоостанавливающие, ранозаживляющие, вяжущие, противовоспалительные и бактерицидные средства [44].

Преобладающими водорастворимыми полифенолами чая являются: галлокатехингаллат, l-эпикатехингаллат, l-эпигаллокатехин, dl-галлокатехин, l-галлокатехингаллат, l-эпикатехин, свободная галловая кислота. Некоторые дубильные вещества находятся в связанном состоянии с протеинами и алкалоидами [26].

Некоторые из полифенолов обладают свойствами витамина Р: улучшают пищеварение, укрепляют кровеносные сосуды и мелкие капилляры, снижают проницаемость их стенок. В соединении с кофеином придают чаю значение уникального стимулятора мозга. Следует также отметить, что полный набор кахетинов характерен лишь для зеленого чая, в черном их весьма мало [26].

При заваривани чая необходимо учитывать, что танины активно реагируют с железом. При заваривании чая в железной посуде (или с использованием богатой железом воды) получается мутная бурая («ржавая») заварка. Кислая среда, напротив, осветляет заварку (всем известно действие на чай лимона) [28].

Полифенолы хорошо растворяются только в горячей воде. Именно поэтому чай заваривают кипятком. После того, как заварка остывает, она зачастую мутнеет -- это также свойство полифенолов. Если при охлаждении заварка не мутнеет -- это показатель того, что содержание полифенолов в сырье явно недостаточно. Если помутневшую заварку подогреть на несильном огне, то она вновь станет прозрачной [36].

Чем больше в чае танинов, тем более терпким и вяжущим вкусом он обладает [36].

Полифенолы чая сейчас активно исследуются, т.к. среди них еще многие не изучены; также исследуется химический синтез новых фенольных соединений в ходе ферментации [26].

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Объекты

Объектом изучения являются плоды калины обыкновенной, шиповника коричного и лимона обыкновенного, различные сорта чая. Предметом изучения является антиоксидантная активность исследуемых материалов.

В период с 12.09.2007 г. по 31.10.2007 г. отбирали 3 раза в неделю по 10-15 ягод с калины обыкновенной г. Славянска - на - Кубани, п. Кубрис. Ягоды срывали вместе с плодоножками, чтобы не повредить их герметичность, по несколько штук с разных кистей для большей достоверности опыта.

Для исследования содержания танинов в чае выбрали следующие сорта: мате зеленый, красный чай «Ройбуш», белый чай «Ветер поднебесный», зеленый чай «Лазурная россыпь» и черный чай «Лисма».

2.2 Материалы исследования

Реактивы и оборудование: бюксы, эксикатор, ступка с пестиком, вата, стеклянная воронка, установка для титрования, дистиллированная вода, 0,5% раствор крахмала, раствор 0,003 Н йода.

Приготовление растворов

1. 0,5 % раствор крахмала. В дистиллированную воду объёмом 30 мл прибавили 0,5 г порошка крахмала, тщательно перемешали и нагрели до кипения. В полученный раствор прилили 70 мл холодной дистиллированной воды и охладили.

2. Раствор 0,003 н йода. К 97 мл дистиллированной воды прилили 3 мл 0,1 н раствора йода.

3. Подготовка пробы чая к анализу для определения содержания танина.

2,5 г предварительно измельченной навески чая, взятой из средней пробы, с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г, помещают в колбу вместимостью 250 см3, приливают 200 см3 кипящей дистиллированной воды и ставят на водяную баню. Экстракцию ведут в течение 45 минут. Экстракт фильтруют под вакуумом через воронку Бюхнера в колбу вместимостью 500 см3, фильтрат переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, охлаждают и доводят дистиллированной водой до метки.

2.3 Методы исследования

Определение влажности плодов

Растереть в ступке 2 г плодов. Полученную массу поместить в бюкс, массу которого определить заранее. Бюкс поставить в эксикатор при температуре 70єС на сутки. По истечении времени измерить массу бюкса. Вычислить абсолютно сухое вещество по формуле:

Mа.с.в.= m1-m2,

Где: Mа.с.в- - масса абсолютно сухого вещества;

m1 - масса пустого бюкса;

m2 - масса бюкса с плодами после высушивания.

Влажность вычислить по формуле:

W= ((а 1 - а 2 )\ а1) * 100%,

Где:

W- влажность,%;

а 1- масса навески до высушивания, г;

а 2 - масса навески после высушивания, г [33].

Определение витамина С в исследуемых материалах

2 г плодов растереть в ступке. Полученную массу перенести в стаканчик и добавить 10 мл 2% раствора HCl. Тщательно перемешать и отфильтровать через стеклянную воронку с ватой в коническую колбу на 50-100 мл. Массу на фильтре промыть несколькими каплями воды. В фильтрат прилить 1 мл 0,5% раствора крахмала и оттитровать рабочим раствором 0.003 Н йода до появления синего окрашивания.

При расчете содержания витамина С в продукте использовать формулу определения массы:

М= ((н*Э)\1000)*V,

Где : н- молярная концентрация эквивалента йода;

Э- молярная концентрация эквивалента витамина С, равная 88 г;

V- объем пошедшего на титрование йода, мл.

Для более точного количественного определения витамина С проводить параллельные опыты [33].

Определение содержания танина в чае [36]

Определение проводилось согласно ГОСТ 19885-74.

Метод основан на окислении танина чая марганцевокислым калием в присутствии индигокармина в качестве индикатора.

Пипеткой отбирают 10 см3 экстракта и помещают в выпарительную чашу, добавляют 750 см3 водопроводной воды, 25 см3 раствора индигокармина и титруют 0,1 моль/дм3 раствором марганцовокислого калия при постоянном перемешивании стеклянной палочкой. Синяя окраска при этом постепенно переходит через сине-зеленую, темно- и светло-зеленую, желто-зеленую в желтую золотистого оттенка.

Конец реакции определяют по исчезновению зеленого оттенка и появлению чистого желтого цвета. Затем подсчитывают количество 0,1 моль/дм3 раствора марганцовокислого калия в см3, израсходованное на окисление танина.

Аналогичным образом устанавливают количество марганцовокислого калия, израсходованное на титрование раствора воды и индигокармина.

Количество танина (А1) в процентах определяют по формуле:

,

где а - количество 0,1 моль/дм3 раствора марганцовокислого калия, израсходованное на окисление танина, см3;

а1 - количество 0,1 моль/дм3 раствора марганцовокислого калия, израсходованное на титрование раствора воды и индигокармина, см3;

0,004157 - количество танина, окисляемое 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора марганцовокислого калия, г;

х - количество полученного экстракта чая, см3;

х1 - количество экстракта чая, взятое для испытания, см3;

m - масса навески абсолютно сухого чая, г;

За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,5% для р=0,95.

Если результат анализа попадает вблизи значения нормы содержания танина для соответствующего вида чая, то необходимо проведение двух дополнительных определений. В этом случае за результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,7% для р=0,95. [9]

Определение влияния компонентов чая на антиоксидантную активность

Количество витамина С в лимоне обыкновенном определяют по методике.

В экстракт чая каждого из сортов добавить 2 мл сока лимона, определить содержание витамина С. Через 1 час находят содержание аскорбиновой кислоты в каждом из сортов. Сравнивают содержание витамина С до и после выдерживаемого времени [33].

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение. Изучение антиоксидантной активности растений

3.1 Определение содержания витамина С в калине обыкновенной в период созревания

В измельченной массе плодов калины обыкновенной определили влажность всех отбираемых образцов. Влажность плодов калины обыкновенной во время созревания в период с 12.09 по 31.10 варьирует в пределах от 60% до 78,5%. Наибольшая влажность в плодах калины обыкновенной отмечмна в период созревания с 12 по 19 октября.

W,%

Рисунок 1. Влажность плодов калины обыкновенной в период созревания

Общеизвестно, что в калине высокое содержание витамина С. Плоды калины обыкновенной широко используют в качестве источника этого витамина.

С 12.03.2007 г по 31. 10. 2007 г с периодичностью в 3 дня были отобраны плоды калины обыкновенной, произрастающей в п. Кубрис Славянского района.

Используя метод йодиметрического титрования, определили содержание витамина С в каждой пробе согласно методике.

Анализ результатов показал, что содержание витамина С меняется в период созревания и зависит от срока созревания плодов калины обыкновенной. В период с 12 сентября по 12 октября содержание аскорбиновой кислоты изменяется с 1,44г по 2,78г на 100 г а.с.в. В период с 12 по 19 октября отмечена наибольшая интенсивность накопления витамина С, что составляет 3,1г кислоты на 100г сухого вещества. В период с 19 по 31 октября содержание падает до 2,37г на 100г сухого вещества.

Проследив динамику изменения витамина С можно сделать вывод о том, что оптимальным временем сбора калины является период с 12 по 19 октября, так как в этот период происходит максимальное накопление аскорбиновой кислоты в плодах калины обыкновенной.

Страницы: 1, 2, 3