Биологически активные компоненты некоторых видов леспедецы и перспективы их использования в пищевых продуктах
Биологически активные компоненты некоторых видов леспедецы и перспективы их использования в пищевых продуктах
Аннотация
В статье представлен анализ биологически активных компонентов леспедецы, выявленных в различных видах леспедецы Lespedeza Michx. Рассмотрен химический состав свежих, высушенных побегов и экстрактов из них отдельных видов: леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor Turcz.), леспедеца даурская (L. davurica (Laxm.) Schindl.), распространённых в Хабаровском крае. Определены показатели пищевой ценности. Особое внимание уделено перспективам использования леспедецы в пищевой промышленности для создания функциональных продуктов и биологически активных добавок, способствующих укреплению иммунитета, улучшению обмена веществ и выведению токсинов из организма. Обоснована целесообразность применения экстрактов леспедецы в качестве натуральных компонентов для обогащения пищевых продуктов, а также описан метод получения биологически активных веществ из растительного сырья, обеспечивающие высокое сохранение полезных свойств. Статья подчеркивает потенциал леспедецы как источника ценных пищевых и фармакологических ингредиентов с широким спектром полезного воздействия на здоровье человека.
1. Введение
Род Lespedeza Michx. относится к семейству бобовых (Fabaceae Lindl.) и включает примерно 40 видов, распространённых преимущественно в умеренных районах Азии и Северной Америки, а также три вида встречаются в тропических областях Юго-Восточной Азии и Австралии. В России представители этого рода обнаруживаются только на крайнем юго-востоке Восточной Сибири (Забайкалье) и на юге Дальнего Востока. На территории Дальнего Востока отмечено произрастание пяти видов: леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor Turcz.), леспедеца ситниковая (или копеечниковая) (L. juncea (L. fil.) Pers., L. hedysaroides (Pall.) Kitag.), леспедеца кривокистевая (L. cyrtobotrya Miq.), леспедеца даурская (L. davurica (Laxm.) Schindl.) и леспедеца мохнатая (L. tomentosa (Thunb.) Maxim.) . Из них наиболее широко распространена леспедеца двуцветная.
Леспедеца кривокистевая и леспедеца мохнатая считаются редкими и уязвимыми видами, находящимися на северо-восточной границе своего ареала, и включены в Красные книги Российской Федерации и Приморского края. Леспедеца даурская занесена в Красную книгу Приморского края и Амурской области .
Леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor Turcz.) может расти как отдельными экземплярами, так и группами, а также формировать густые заросли. Она предпочитает хорошо дренированные склоны различной крутизны и экспозиции, плоские вершины сопок, высокие надпойменные террасы, лесные опушки, вырубки и гаревые участки. В горах встречается на высотах до 600–700 м над уровнем моря. Этот кустарник отличается быстрым ростом: к десятилетнему возрасту достигает 2–2,5 м в высоту. Продолжительность жизни растения составляет 50–55 лет. Корневая система у леспедецы двуцветной мощная и разветвленная, что позволяет ей эффективно закреплять почву и предотвращать эрозию, (отсюда леспедеца — «держи-корень»)
.В качестве лекарственного сырья у леспедецы двуцветной используют побеги, которые заготавливают в период цветения. Основные биологически активные вещества растения — это флавоноиды, обладающие антиоксидантными, противовоспалительными и капилляроукрепляющими свойствами , , . В традиционной медицине леспедецу применяют в виде отваров и настоев, препараты на её основе способствуют снижению уровня холестерина, глюкозы и мочевины в крови, а также оказывают диуретический и противовоспалительный эффект , .
Леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor Turcz.) — листопадный кустарник или полукустарник до 1−1,5 (2) м высоты и до 2–3 см в диаметре у основания стволиков, с многочисленными, тонкими, сильноветвистыми, прутьевидными ветвями, концы которых ежегодно обмерзают; листья сложные, тройчатые, длинночерешковые; листочки на коротких, до 2–3 мм, черешочках, эллиптические, округлые или продолговато-эллиптические от 1 до 5 см длины и от 1 до 3,5 см ширины, на верхушке с маленькой выемкой и очень коротким шипиком, до 1 мм; молодые листья шелковисто опушенные, взрослые — с редкими прижатыми редкими волосками; соцветия пазушные, пирамидальные, метельчатые или кистевидные, многоцветковые, на длинных цветоносах; цветки 11–13 мм длины, обоеполые, красные или розовато-фиолетовые; плод — плоский, односемянной боб с сетью жилок, около 5–7 мм длины; семена светлокоричневые. Цветет в летний период длительное время с июля по сентябрь; плоды созревают в сентябре–октябре. Последние цветки, недозревшие бобы и неодревесневшие побеги обычно побиваются осенними заморозками. Леспедеца двуцветная произрастает в Приморье, Приамурье (по Амуру почти от истоков на западе до с. Софийское на востоке), на юге Сахалина (на север до Углегорска), на Южных Курильских островах (Итуруп, Кунашир, Шикотан), в крайней юго-восточной части Забайкалья (с. Хада-Булак); общее распространение — Северо-Восточный Китай, Корея, Япония (Хоккайдо, Хонсю, Сикоку, Кюсю).
Биологический запас сырья леспедецы двуцветной (облиственные цветущие побеги) на Дальнем Востоке оценивается, как минимум, в 170 тыс. т. сырой массы или 100 тыс. т. воздушно-сухой (60% от сырой). В угодьях производственного фонда (на 1/5 относительно доступной для освоения ее части) он составляет 20 тыс. т воздушно-сухой массы, а максимально возможный сбор — 14 тыс. т. (70%). Из общего биологического запаса сырья 40 тыс. т. сосредоточено на территории Приморского края, 30 тыс. т. — Амурской области, 25 тыс. т. — Хабаровского края и 5 тыс. т. — Еврейской автономной области
, .Леспедеца, особенно такие виды как леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor) и леспедеца копеечниковая (Lespedeza capitata), содержит широкий спектр биологически активных веществ
, :- Флавоноиды: кверцетин, кемпферол, ориентин, витексин, изокверцитрин, трифолин, астрагалин, леспедин, сапонаретин, катехины и др.
.- Алкалоиды: буфотенин, I-метокси-N,N-диметилтриптамин (леспедамин).
- Фенолкарбоновые кислоты: салициловая, галловая, кофейная, п-кумаровая, 3,4-дигидроксибензойная.
- Органические кислоты: лимонная (доминирует), аскорбиновая, яблочная, уксусная, янтарная.
- Дубильные вещества и сапонины.
- Микро- и макроэлементы: калий, кальций, магний, натрий, цинк, железо, марганец, медь, алюминий, бор, селен, хром, ванадий, никель, стронций, свинец.
- Витамины: аскорбиновая кислота (витамин С), витамины группы В, А, Р.
- Белки и сахара: в листьях содержится до 22% протеина, значительное количество сахаров и крахмала.
Богатый состав определяет широкий спектр лечебных эффектов леспедецы: мочегонное (диуретическое) действие — способствует выведению из организма токсинов, избыточного натрия, не вымывая при этом калий, противовоспалительное и противовирусное, иммуностимулирующее и антибактериальное, противоопухолевое и антиоксидантное, очищающее и др.
Учитывая широкий спектр химического состава, представляется интересным рассмотреть виды леспедеции, произрастающие на Дальнем Востоке для обогащения пищевых продуктов биологически активными веществами для компенсации нутриентного дисбаланса в рационах питания или повышенных потребностях организма.
Функциональные продукты создают с целью не только обеспечивать организм человека необходимыми питательными веществами, но и оказывать дополнительное положительное влияние на здоровье, снижать риск развития различных заболеваний.
Регулярное употребление функциональных продуктов способствует поддержанию и укреплению здоровья, повышению иммунитета, улучшению работы пищеварительной системы и других функций организма, поддержания высокого качества жизни
, , .Целью работы является исследование химического состава (с акцентом на биологичеки активные вещества) некоторых видов леспедеции рода Lespedeza Michx, произрастающих на Дальнем Востоке для оценки целесообразности включения в состав пищевых продуктов как источника биологически активных веществ.
2. Методы и принципы исследования
Объектами исследования явились побеги следующих видов растений рода леспедеца Lespedeza Michx. : леспедеца двухцветная (L. bicolor Turcz.), леспедеца даурская (L.davurica (Laxm.) Schindl.), в период цветения, собранные в период 2020–2024гг.
Указанные объекты были исследованы по химическому составу (массовая доля влаги, массовая доля сухих веществ, массовая доля золы, кислотность, массовая доля углеводов, белка, жира, антиоксидантная активность, содержание витаминов В1, В2, С, b-каротина, дубильных веществ). Исследования проводились в свежих побегах и высушенных в естественных условиях, водных экстрактах. Выбор водной экстракции обусловлен предполагаемым назначением экстрактов — включением в состав широкого ассортимента пищевых продуктов для разных групп потребителей. Другие виды растворителей, например спиртовые, несмотря на хорошую экстракционную способность
не рассматривались в данной работе.Высушенное сырье и измельченное сырье до 2 мм, экстрагировали водой с нагревом в поле сверхвысоких частот (СВЧ) ступенчатым режимом нагрева и охлаждения, позволяющим максимально сохранить биологически активные вещества (БАВ): гидромодуль 1 : 50, температура 65±2°С, удельная мощность 1,5 кВт/кг (при КПД 70%), частота 2450±10 МГц; 3 ступени обработки с чередованием нагрева (30 сек) и охлаждения (на 10—15 °С)
.Методы исследования применялись стандартные в соответствии с нормативными документами: определение массовой доли влаги и сухих веществ по ГОСТ 28561-90, массовая доля золы по ГОСТ 25555.4-91, титруемая кислотность по ГОСТ ISO 750-2013, рН по ГОСТ 26188, массовая доля углеводов по ГОСТ 875613-87, массовая доля белка (по ГОСТ 30648.2-99), массовая доля жира (ГОСТ 30648.1-99), антиоксидантная активность (АОА) титриметрическим перманганатным методом, содержание витаминов В1 и В2 флуориметрическим методом по методике М 04-56-2009, витамина С по ГОСТ 24556-89, b-каротина по ГОСТ 8756.22-80, дубильных веществ по ГОСТ 24027.2-80, микроскопический анализ по ОФС.1.5.3.0003.
3. Основные результаты
Побеги леспедецы в стадии цветения зеленые, листья сложные, тройчатые, длинночерешковые, листочки овальные или удлиненно-элиптические, 1–4 см длины и 1–3 см ширины, цельнокрайние с закругленной верхушкой и коротким, менее 1 мм, шипиком на ней, являющимся продолжением цельной жилки листа. Молодые листочки шелковисто-опушенные. Виды леспедеции различаются цветками (рисунок 1). У леспедеци двухцветной цветки неравномерно красные с розово-фиолетовым кончикомвенчика, около 20 мм длиной, собраны в неплотные пазушные кисти, составляющие сложную пирамидальную метелку на концах ветвей. У леспедеци даурской более мелкие цветки до 10 мм длиной, с белым или желтым венчиком и фиолетовыми полосками на флаге, который длиннее лодочки
.
Рисунок 1 - Побеги растений рода леспедеца Lespedeza Michx:
а - леспедеца двухцветная (L. bicolor Turcz.); б - леспедеца даурская (L.davurica (Laxm.))
Важными признаками идентификации побегов леспедецы является анатомо-морфологическое строение. Подробное описание с рисунками для леспедецы двухцветной приведено в фармакопейной статье ФС.2.5.0118.
Микроскопическое исследование с идентификацией характерных анатомо-диагностических признаков побегов леспедецы даурской представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Микроскопия побегов леспедецы даурской (L.davurica (Laxm.) Schindl.):
а - верхний эпидермис листа*; б - нижний эпидермис с простым волоском**; в - секреторные ходы**; г - призматические кристаллы оксалата кальция вдоль жилки листа**; д - многоклеточный волосок**; е - нижний эпидермис с устьицами аномоцитного типа**
Примечание: *40х; **200х
Результаты определения физико-химических показателей приведены в таблице 1. На побеги леспедецы двухцветной утверждена фармакопейная статья ФС.2.5.0118
.Таблица 1 - Физико-химические показатели побегов леспедеца двухцветная (L. bicolor Turcz.), леспедеца даурская (L.davurica (Laxm.) Schindl.)
Наименование показателя | Побеги леспедеца двухцветная (L. bicolor Turcz.) | Побеги леспедеца двухцветная (L. bicolor Turcz.) | Побеги леспедеца двухцветная (L. bicolor Turcz.) | Побеги леспедеца даурская (L.davurica (Laxm.) Schindl.) | Побеги леспедеца даурская (L.davurica (Laxm.) Schindl.) | Побеги леспедеца даурская (L.davurica (Laxm.) Schindl.) |
свежие | сухие | экстракт водный | свежие | сухие | экстракт водный | |
Массовая доля влаги,% | 72,4 | 10,50 | 67,6 | 75,0 | 10,10 | 68,2 |
Массовая доля золы, % | 3,20 | 6,10 | 3,02 | 3,55 | 5,30 | 3,45 |
Массовая доля углеводов, % | 6,40 | 11,97 | 6,04 | 5,63 | 9,41 | 5,47 |
Массовая доля белка, % | 15,00 | 28,05 | 14,15 | 13,20 | 22,04 | 12,82 |
Массовая доля жира, % | 1,50 | 2,81 | 1,42 | 1,32 | 2,20 | 1,28 |
Титруемая кислотность, % | 1,70 | 3,18 | 1,60 | 2,74 | 4,57 | 2,66 |
Сумма флаваноидов, % (в пересчете на рутин) | 5,72 | 10,92 | 5,39 | 7,49 | 12,50 | 7,27 |
Сумма дубильных веществ,% (в пересчете на танин) | 3,20 | 6,11 | 3,02 | 4,19 | 7,00 | 4,07 |
Витамин В1, мг/100г | 0,16 | 0,31 | 0,15 | 0,15 | 0,25 | 0,15 |
Витамин В2, мг/100г | 0,12 | 0,23 | 0,11 | 0,16 | 0,26 | 0,15 |
Витамин С, мг/100г | 60,00 | 109,80 | 56,60 | 70,20 | 117,23 | 68,16 |
b-каротина, мг/100г | 6,40 | 11,71 | 6,04 | 4,93 | 8,23 | 4,78 |
4. Обсуждение
Как видно, из результатов исследований, побеги леспедецы богаты биологически активными веществами. Многие исследователи отмечают высокое содержание флаваноидов, которые используются в лекарственных препаратах
на основе спиртовой экстракции. Также молодые побеги содержат большое количество, как и все представители семейства бобовых, белковых соединений и жиров, что позволяет применять их в кормах для животных, однако содержание дубильных веществ ограничивает использование. Полученные результаты согласуются с уже известными результатами , , , , но подчеркивают межвидовые различия и уточняют некоторые показатели, например пищевую ценность. Так, леспедеца даурская несколько превосходит по биологической ценности леспедецу двухцветную (по содержанию флаваноидов, витаминов С, В2, дубильных веществ и кислотности).Результаты определения содержания витамина С и b-каротина согласуются с известными данными
, побеги леспедецы обладают выраженным антистрессорным действием .Вопрос о химическом составе леспедецы непростой: несмотря на то, что растение активно используется в народной медицине и ветеринарии, подробных и стандартизированных данных по пищевым нутриентам (углеводы, белки, жиры, витамины в количественном выражении) в научной литературе крайне мало. Большинство исследований фокусируются на биологически активных веществах (флавоноиды, полифенолы, дубильные вещества, алкалоиды) и их фармакологических свойствах, а не на пищевой ценности.
Микроскопический анализ препаратов побегов леспедецы даурской имеют все признаки рода леспедеца с небольшими межвидовыми различиями для двухцветной и даурской.
Побеги содержат 12 аминокислот, 6 из которых являются незаменимыми (треонин, валин, метионин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин), доминирующей является пролин
, лейцин присутствует только в листьях, цистеин — только в цветках.5. Заключение
Примененный режим водной экстракции показывает высокую сохранность биологически активных веществ, хотя и меньшую по сравнению со спиртовым экстрагентом . Следует отметить, что спиртовая экстракция повышает выход дубильных веществ, которые в данном случае негативно влияют на органолептические показатели. Полученные результаты подчеркивают межвидовые различия леспедецы двуцветной и даурской, произрастающих на Дальнем Востоке. Уточнены показатели пищевой ценности. Установлено, что леспедеца даурская несколько превосходит по биологической ценности леспедецу двухцветную — по содержанию флаваноидов, витаминов С, В2, дубильных веществ, кислотности и имеет хороший потенциал для промышленного использования. Водные экстракты имеют широкий диапазон применения для обогащения различных пищевых продуктов флаваноидами, для повышения антиоксидантной активности, для создания функциональных продуктов и биологически активных добавок, способствующих укреплению иммунитета, улучшению обмена веществ и выведению токсинов из организма. Полученные результаты по исследованию химического состава водных экстрактов леспедецы использовались для проектирования пищевых композиций для разработки безалкогольных напитков, плодово-ягодных консервов, десертов, эмульсионных продуктов.