BLACK CURRANT AS A PROSPECTIVE SOURCE OF POLYPHENOL ANTIOXIDANTS

СМОРОДИНА ЧЕРНАЯ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ПОЛИФЕНОЛЬНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ

Научная статья

Михайлова И.В.¹, Филиппова Ю.В.^2, *, Кузьмичева Н.А.³, Винокурова Н.В.⁴, Иванова Е.В.⁵, Воронкова И.П.⁶

² ORCID: 0000-0003-1940-4657;

³ ORCID: 0000-0002-5388-7026;

⁴ ORCID: 0000-0003-4144-1470;

^1-6 Оренбургский государственный медицинский университет Минздрава России, Оренбург, Россия

* Корреспондирующий автор (yuliaf78[at]mail.ru)

Аннотация

Смородина черная (Ribes Nigrum L.) является одним из наиболее широко распространенных кустарников в мире, листья которого богаты биологически активными соединениями полифенольной природы, благодаря чему представляют интерес в качестве растительного сырья, обладающего выраженными антиоксидантными свойствами. В настоящее время активно используется введение природных антиоксидантов в продукты пищевой, фармакологической и косметической промышленности. Особое внимание уделяется местному растительному сырью вследствие его легкодоступности и возобновляемости. Целью работы стало изучение листьев смородины черной, как перспективного источника полифенольных антиоксидантов. Полученные результаты показали целесообразность применения растительных ресурсов Оренбургской области для получения продуктов питания, обогащенных функциональными пищевыми ингредиентами.

Ключевые слова: антиоксидантная активность, полифенольные соединения растений, листья смородины черной.

BLACK CURRANT AS A PROSPECTIVE SOURCE OF POLYPHENOL ANTIOXIDANTS

Research article

Mikhailova I.V.¹, Filippova Yu.V.^2, *, Kuzmicheva N.A.³, Vinokurova N.V.⁴, Ivanova E.V.⁵, Voronkova I.P.⁶

² ORCID: 0000-0003-1940-4657;

³ ORCID: 0000-0002-5388-7026;

⁴ ORCID: 0000-0003-4144-1470;

^1-6 Orenburg State Medical University of the Ministry of Health of Russia, Orenburg, Russia

* Corresponding author (yuliaf78[at]mail.ru)

Abstract

Black currant (Ribes Nigrum L.) - is one of the most widespread shrubs in the world, the leaves of which are rich in biologically active compounds of polyphenolic nature, due to which they are of interest as plant raw materials with pronounced antioxidant properties. Currently, the introduction of natural antioxidants into products of the food, pharmaceutical and cosmetic industries is actively used. Particular attention is paid to local plant materials due to their readiness and renewability. The aim of this work was to study black currant leaves as a promising source of polyphenolic antioxidants. The results obtained have shown the feasibility of using plant resources of the Orenburg region to obtain food products enriched with functional food ingredients.

Keywords: antioxidant activity, polyphenolic compounds of plants, black currant leaves.

Введение

Оксидативный стресс, или неконтролируемое усиление свободнорадикальных реакций - актуальная проблема медицинской и биологической науки, его развитие является основным патогенетическим механизмом развития многих заболеваний человека [14]. В результате активации свободнорадикальных процессов происходит окислительная модификация биомолекул (белков, липидов, нуклеиновых кислот), приводящая в конечном итоге к повреждению и гибели клеток и органов [2]. В организме человека, начиная с его рождения, функционирует система антиоксидантной защиты, которая защищает мембраны клеток от потенциально опасных реакций, вызывающих их окисление. Однако со временем подобная защита ослабевает и нуждается в постоянной подпитке и поддержке [5]. Проблемы химической регуляции окислительного стресса и поиск биологически активных веществ, обладающих антиоксидантной активностью, находятся в центре внимания многих исследователей. В настоящее время постоянно ведется поиск новых лекарственных средств, альтернативных синтетическим веществам, которые наряду с высокой биологической активностью обладают низкой токсичностью и отсутствием побочных эффектов. Антиоксиданты растительного происхождения в и природной композиции обладают рядом преимуществ по сравнению с синтетическими антиоксидантами, они обеспечивают достаточно широкий спектр благоприятного физиологического влияния на организм. Благодаря химически близкому строению растительных биологически активных веществ (БАВ) к структуре метаболитов человеческого организма увеличивается доступность препаратов природного происхождения для эффективного воздействия человеческих ферментных систем, что влияет на эффективность таких препаратов и делает их достаточно безопасными [6]. Антиоксиданты растений связывают свободные радикалы, подавляя реакции свободно-радикального окисления, тем самым создавая нормальные условия для метаболизма [16]. Выраженными антиоксидантными свойствами обладает ряд биологически активных соединений растений (полифенолы: флавоноиды, дубильные вещества, а также аскорбиновая кислота и др.) [17]. В настоящее время активно используется введение природных антиоксидантов в продукты пищевой, фармакологической и особенно косметической промышленности природных компонентов, причем особое внимание уделяется местному растительному сырью из-за его легкодоступности и возобновляемости [1], [9].

Смородина черная (Ribes Nigrum L.) – является одним из наиболее широко распространенных кустарников в мире, относится к семейству Крыжовниковые (Grossulariaceae), широко используется в официальной, народной медицине и гомеопатии [7], [18]. Листья черной смородины богаты БАВ полифенольной природы и аскорбиновой кислотой [8], [9], благодаря чему представляют интерес в качестве растительного сырья, обладающими выраженными антиоксидантными свойствами.

Цель работы - изучение листьев смородины черной (Ribes Nigrum L.), произрастающей на территории Оренбургской области, как перспективного источника полифенольных антиоксидантов.

Методы и принципы исследования

Объектами исследования явились высушенные листья многолетнего дикорастущего растения смородины черной (Ribes Nigrum L.), собранные в июле-августе в Шарлыкском, Грачевском, Пономаревском, Сакмарском, Тюльганском, Асекеевском, Беляевском районах Оренбургской области в соответствии с правилами сбора и сушки лекарственного растительного сырья. Потеря массы сырья при высушивании составила 90%.

Для сравнения было взято аптечное лекарственное растительное сырье листьев смородины черной.

Подтверждение анатомо-морфологических признаков в анализируемом сырье было проведено путем исследования макроскопических и микроскопических признаков сырья [11].

Определение содержания дубильных веществ (%) в листьях смородины черной проводили перманганатометрическим методом в пересчете на танин, руководствуясь общей фармакопейной статьей [12].

Содержание суммы флавоноидов (%) в спиртовых извлечениях листьев смородины черной определяли методом дифференциальной спектрофотометрии на основе реакции комплексообразования с алюминия хлоридом, УФ-спектры регистрировали с помощью спектрофотометра APEL PD-303. Расчет содержания суммы флавоноидов проводили в пересчете на рутин и абсолютно сухое сырье по удельному показателю поглощения [10].

Количество аскорбиновой кислоты (%), содержащейся в сырье, определяли титриметрическим методом с 0,001М раствором 2,6 - дихлорфенолиндофенолятом натрия [3].

Об антиоксидантной активности исследуемого растительного сырья судили по их способности ингибировать аутоокисление адреналина in vitro и тем самым предотвращать образование активных форм кислорода [13]. Величину антиоксидантной активности выражали в процентах ингибирования аутоокисления адреналина, значение более 10% свидетельствовало о наличии антиоксидантной активности.

Статистическая обработка результатов выполнена с использованием программы IBM SPSS Statistics 23. Коэффициент корреляции между содержанием биологически активных веществ в сырье листьев смородины черной и их антиоксидантной активностью рассчитывали по методу Пирсона. Различия считали достоверными при р<0,05 [4].

Основные результаты

Для всех исследуемых образцов были установлены характерные анатомо-морфологические признаки листьев смородины. Исследуемые образы листьев смородины черной характеризовались наличием клеток эпидермиса с извилистыми стенками. Стенки клеток с обеих сторон местами утолщенные. С нижней стороны листа расположены устьица аномоцитного типа и простые остроконусовидные одноклеточные волоски с бородавчатой кутикулой. Среди клеток эпидермиса встречаются пигментные клетки. В паренхиме листа имеются идиобласты, содержащие друзы оксалата кальция (см. рисунок 1).

 

Рис. 1 – Верхний эпидермис листьев смородины черной

А – аптечное сырье; Б - Шарлыкский район произрастания; В - Грачевский район произрастания; Г - Пономаревский район произрастания; Д - Сакмарский район произрастания; Е - Тюльганский район произрастания; Ж - Асекеевский район произрастания; З – Беляевский район произрастания

Примечание: увеличение × 250

Результаты количественного определения БАВ в исследуемых образцах представлены в таблице 1.  

Таблица 1 – Содержание биологически активных веществ и уровень антиоксидантной активности листьев смородины черной

Район Оренбургской области	Флавоноиды, % (M±m)	Дубильные вещества, % (M±m)	Аскорбиновая кислота, % (M±m)	Суммарная антиоксидантная активность, % (M±m)
Шарлыкский	1,07±0,005 *,**	2,67±0,035 *,***	0,92±0,003 *,**,***	39,39±1,77 ***
Грачевский	0,96±0,003 *,**	2,00±0,017 *,***	0,95±0,004 *,**,***	34,24±2,79 **,***
Пономаревский	0,89±0,003 *,**	2,76±0,023 *,***	0,85±0,004 *,**,***	39,04±2,37 ***
Сакмарский	1,21±0,001 *	2,60±0,020 *,***	1,34±0,030 *	42,87±1,37
Тюльганский	0,98±0,009 **	2,035±0,016 *,***	0,88±0,005 *,**,***	39,35±2,08 ***
Асекеевский	0,96±0,005 *,**	2,16±0,038 *,***	0,96±0,003 *,**,***	36,09±1,77 **,***
Беляевский	1,05±0,011 **	2,86±0,018 *	1,47±0,020 *	47,12±0,22 *
Аптечное сырье	1,01±0,009	2,99±0,030	1,04±0,020	40,10±1,90

Примечание: * - различие с аптечным сырьем, р<0,05; ** - различие с Сакмарским районом, р<0,05; *** - различие с Беляевским районом, р<0,05

 

Среднее содержание флавоноидов по всем районам составило 1,00 ± 0,03%. Выявлено значимое превышение уровня флавоноидов для Шарлыкского, Сакмарского районов, а также снижение уровня для Грачевского, Пономаревского, Асекеевского районов по сравнению с аптечным сырьем. Уровень флавоноидов в сырье, заготовленном в Сакмарском районе, был значимо выше, чем в сырье, собранном в других районах Оренбургской области.

Определение дубильных веществ в листьях смородины черной, произрастающей во всех исследуемых районах, показало значимое снижение этого показателя по сравнению с содержанием дубильных веществ в аптечном сырье (см. таблицу 1). В среднем количество дубильных веществ по всем районам составило 2,5±0,14%. Наибольшее содержание дубильных веществ выявлено в сырье, произрастающем в Беляевском районе, что было значимо по сравнению с этим показателем для других районов Оренбургской области, что можно объяснить его климатическими условиями: умеренный климат, достаточная влажность и хорошая освещенность. Возможно, что климатические условия Оренбургской области, характеризующиеся сильными ветрами, непродолжительным весенним и продолжительным осенним периодами, оказывают значительное влияние на накопление дубильных веществ растениями.

Уровень аскорбиновой кислоты, определенной в листьях смородины черной (см. таблицу 1) в среднем составил 1,10 ± 0,09%. Выявлено значимое превышение уровня этого показателя для Сакмарского и Беляевского районов, для остальных районов было отмечено снижение этого показателя по сравнению с аптечным сырьем. Уровень аскорбиновой кислоты в сырье, собранном в Сакмарском и Беляевском районах, также значимо превышал этот показатель для остальных районов Оренбургской области, что можно объяснить умеренным климатом этих районов, что влияет на накопление этого витамина [15].

Определение суммарной антиоксидантной активности (см. таблицу 1) показало значимое повышение данного показателя относительно уровня, установленного в аптечном сырье для листьев черной смородины, собранной в Беляевском районе. Среднее значение по всем районам составило 44,51±1,72%. Для сырья остальных районов суммарная антиоксидантная активность достоверно не отличалась от аптечного сырья. Уровень суммарной антиоксидантной активности растительного сырья, заготовленного в Сакмарском и Беляевском районах, значимо отличался от других районов Оренбургской области.

При определении корреляционной зависимости между суммарной антиоксидантной активностью и содержанием БАВ в сырье листьев смородины черной было установлено наличие средней корреляционной связи с уровнем флавоноидов (r=0,555) и дубильных веществ (r=0,666), а также сильной корреляционной связи с уровнем аскорбиновой кислоты (r=0,807).

Количественный анализ подтвердил наличие исследуемых биологически активных соединений во всех образцах листьев смородины черной, что позволяет рассматривать исследуемое растение как перспективный источник низкомолекулярных водорастворимых антиоксидантов в сырье - полифенольных соединений (дубильных веществ, флавоноидов) и аскорбиновой кислоты. Сравнительный анализ количественного содержания биологически активных веществ в экстрактах позволил установить отсутствие различий по сравнению с аптечным сырьем по содержанию флавоноидов, а также превышение уровня аскорбиновой кислоты и суммарной антиоксидантной активности для сырья, собранного на территории Беляевского района. Содержание флавоноидов и аскорбиновой кислоты в листьях смородины черной, собранной в Сакмарском районе, превышало аналогичные показатели в сырье, произрастающем в других районах Оренбургской области. Антиоксидантная активность листьев черной смородины в большей степени зависит от содержания в растительном сырье аскорбиновой кислоты и в меньшей степени от накопления флавоноидов и дубильных веществ.

Заключение

Антиоксидантная активность лекарственного растительного сырья листьев смородины черной, произрастающей на территории Оренбургской области, обусловлена наличием полифенолов - флавоноидов и дубильных веществ, а также аскорбиновой кислоты. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности использования листьев смородины черной, произрастающей на территории Оренбургской области, особенно в Беляевском и Сакмарском районах, в качестве перспективного сырьевого источника полифенольных биологически активных веществ, обладающих выраженной антиоксидантной активностью для получения продуктов питания, обогащенных функциональными пищевыми ингредиентами. 

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Агафонова С.В. Антиоксидантная активность СО2-экстрактов некоторых растений и перспективы их использования в технологии пищевых рыбных жиров / С.В.Агафонова, Л.С.Байдалинова // Вестник Международной академии холода. – 2015. - №2. С.13-17.
2. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и клеточная хемилюминисценция / Ю.А. Владимиров, Е.В. Проскурина // Успехи биол. Хим. -2009. –Т.49. - С.341-388.
3. ГФ XI Государственная фармакопея СССР: Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье / МЗ СССР. – 11-е изд., доп. – М.: Медицина, 1990. – 400 с.
4. Гланц С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц. – М., Практика, 1998. – 459с.
5. Голотин В.Г. Биоантиоксиданты и их роль в жизнедеятельности организма / В.Г. Голотин, В.А. Гоненко // Валеология. - 1995. - Вып. 2. - С. 49-63.
6. Зорина О.В. Будущее официальной фитотерапии и фитофармакологии в России / О.В. Зорина // Провизор. - 2010. - Вып. 6. - С. 15-23.
7. Патудин А.В. Биологически активные вещества гомеопатического лекарственного сырья / А.В. Патудин, Н.С. Терешина, В.С. Мищенко и др. - М.: «Знак» - 2009. - 588 с.
8. Петрова С.Н. Получение и свойства густых экстрактов листьев черной смородины / С.Н. Петрова, А.Д. Кантан, Ю.В. Яргунова // Химия растительного сырья. - 2018. - №2. - С. 168-174.
9. Петрова С.Н. Состав плодов и листьев смородины черной Ribes Nigrum (обзор) / С.Н. Петрова, А.А. Кузнецова // Химия растительного сырья. - 2014. - №4. - С.43-50.
10. Попова, Т.С., Флавоноиды листьев и почек черной смородины / Т.С. Попова, О.Г. Потанина // Фармация. – 2011. - № 6 – С. 19 – 21.
11. ОФС.1.5.3.0003.15 «Техника микроскопического и микрохимического исследования лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов», Государственная фармакопея РФ XIV издания.
12. ОФС.1.5.3.0008.15 «Определение содержания дубильных веществ в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах», Государственная фармакопея РФ XIV издания.
13. Рябинина Е. И. Новый подход в оценке антиоксидантной активности растительного сырья при исследовании процесса аутоокисления адреналина / Е.И. Рябинина, Е.Е. Зотова, Е.Н. Ветрова и др. // Химия растительного сырья. – 2011. - №3. – С.117-121.
14. Чехани Н.Р. Антиоксидантная активность растений, используемых в этномедицине Тувы / Н.Р. Чехани, Ю.О. Теселкин, Л.А. Павлова и др. // Вестник РГМУ. – 2012. - №6. - с.66-69.
15. Чупахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений: монография / Г.Н. Чупахина. Калининград. - 1997. - 120 с.
16. Шарова Е. И. Антиоксиданты растений: учеб. Пособие / Е. И. Шарова. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 2016. — 140с.
17. Шахмарданова С.А. Антиоксиданты: классификация, фармакотерапевтические свойства, использование в практической медицине / С.А. Шахмарданова, О.Н. Гулевская, В.В. Селецкая и др.// Журнал фундаментальной медицины и биологии. – 2016.- №3.- С.4-15.
18. Karjalainen R. A review on bioactive compounds in black currants (Ribes Nigrum L.) and their potential health-promoting properties / R. Karjalainen, M. Anttonen, N. Saviranta et all. // I International Symposium on Biotechnology of Fruit Species: Biotechfruit. – 2009. - Vol.839. - 301-307p.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Agafonova S.V. Antioksidantnaja aktivnost' CO2-jekstraktov nekotoryh rastenij i perspektivy ih ispol'zovanija v tehnologii pishhevyh rybnyh zhirov [Antioxidant activity of CO2 extracts of some plants and prospects of their use in the technology of edible fish oils] / S.V.Agafonova, L.S.Bajdalinova // Vestnik Mezhdunarodnoj akademii holoda [Bulletin of the International Academy of Cold]. – 2015. - №2. P.13-17. [in Russian]
2. Vladimirov Ju.A. Svobodnye radikaly i kletochnaja hemiljuminiscencija [Free radicals and cellular chemiluminescence] / Ju.A. Vladimirov, E.V. Prskurina // Uspehi biol. Him. [Advances biol. Chem.] -2009. –V.49. - P.341-388. [in Russian]
3. GF XI Gosudarstvennaja farmakopeja SSSR: Vyp. 2. Obshhie metody analiza. Lekarstvennoe rastitel'noe syr'e [State Pharmacopoeia of the USSR: Vol. 2. General methods of analysis. Medicinal plant raw materials] / MZ SSSR. – 11 edition. – M.: Medicina, 1990. – 400 p. [in Russian]
4. Glanc S. Mediko-biologicheskaja statistika [Medical and biological statistics] / S. Glanc. – M., Praktika, 1998. – 459 p. [in Russian]
5. Golotin V.G. Bioantioksidanty i ih rol' v zhiznedejatel'nosti organizma [Bioantioxidants and their role in the vital activity of the body] / V.G. Golotin, V.A. Gonenko // Valeologija. - 1995. - V. 2. - P. 49-63. [in Russian]
6. Zorina O.V. Budushhee oficial'noj fitoterapii i fitofarmakologii v Rossii [The future of official phytotherapy and phytopharmacology in Russia] / O.V. Zorina // Provizor [Pharmacist]. - 2010. - V. 6. - P. 15-23. [in Russian]
7. Patudin A.V. Biologicheski aktivnye veshhestva gomeopaticheskogo lekarstvennogo syr'ja [Biologically active substances of homeopathic medicinal raw materials] / A.V. Patudin, N.S. Tereshina, V.S. Mishhenko et al. - M.: «Znak» - 2009. – 588p. [in Russian]
8. Petrova S.N. Poluchenie i svojstva gustyh jekstraktov list'ev chernoj smorodiny [Obtaining and properties of thick extracts of black currant leaves] / S.N. Petrova, A.D. Kantan, Ju.V. Jargunova // Himija rastitel'nogo syr'ja [Chemistry of plant raw materials]. - 2018. - №2. - P. 168-174. [in Russian]
9. Petrova S.N. Sostav plodov i list'ev smorodiny chernoj Ribes Nigrum (obzor) [Composition of fruits and leaves of black currant Ribes Nigrum] / S.N. Petrova, A.A. Kuznecova // Himija rastitel'nogo syr'ja [Chemistry of plant raw materials]. - 2014. - №4. - P.43-50. [in Russian]
10. Popova, T.S. Flavonoidy list'ev i pochek chernoj smorodiny [Flavonoids of black currant leaves and buds] / S. Popova, O.G. Potanina // Farmacija [Pharmacy]. – 2011. - № 6 – P. 19 – 21. [in Russian]
11. 1.5.3.0003.15 «Tehnika mikroskopicheskogo i mikrohimicheskogo issledovanija lekarstvennogo rastitel'nogo syr'ja i lekarstvennyh rastitel'nyh preparatov» [Technique of microscopic and microchemical research of medicinal plant raw materials and medicinal herbal preparations], Gosudarstvennaja farmakopeja RF XIV izdanija [State Pharmacopoeia of the Russian Federation XIV edition]. [in Russian]
12. 1.5.3.0008.15 «Opredelenie soderzhanija dubil'nyh veshhestv v lekarstvennom rastitel'nom syr'e i lekarstvennyh rastitel'nyh preparatah» [Determination of the content of tannins in medicinal plant raw materials and medicinal herbal preparations], Gosudarstvennaja farmakopeja RF XIV izdanija [State Pharmacopoeia of the Russian Federation XIV edition]. [in Russian]
13. Rjabinina E. I. Novyj podhod v ocenke antioksidantnoj aktivnosti rastitel'nogo syr'ja pri issledovanii processa autookislenija adrenalina [A new approach to assessing the antioxidant activity of plant materials in the study of the process of adrenaline autooxidation] / E.I. Rjabinina, E.E. Zotova, E.N. Vetrova et al. // Himija rastitel'nogo syr'ja [Chemistry of plant raw materials]. – 2011. - №3. – P.117-121. [in Russian]
14. Chehani N.R. Antioksidantnaja aktivnost' rastenij, ispol'zuemyh v jetnomedicine Tuvy [Antioxidant Activity of Plants Used in Ethnomedicine of Tuva] / N.R. Chehani, Ju.O. Teselkin, L.A. Pavlova et al. // Vestnik RGMU [RGMU Bulletin]. – 2012. - №6. - p.66-69. [in Russian]
15. Chupahina G.N. Sistema askorbinovoj kisloty rastenij: monografija [Plant ascorbic acid system: monograph] / N. Chupahina. Kaliningrad. - 1997. - 120 p. [in Russian]
16. Sharova E. I. Antioksidanty rastenij: ucheb. Posobie [Plant antioxidants: study. stipend] / Sharova E. I. — SPb.: S.-Peterb. un-ty publishing house. 2016. — 140 p. [in Russian]
17. Shahmardanova S.A. Antioksidanty: klassifikacija, farmakoterapevticheskie svojstva, ispol'zovanie v prakticheskoj medicine [Antioxidants: classification, pharmacotherapeutic properties, use in practical medicine]/ S.A. Shahmardanova, O.N. Gulevskaja, V.V. Seleckaja et al. // Zhurnal fundamental'noj mediciny i biologii [Journal of Fundamental Medicine and Biology]. – 2016. - №3. - P.4-15. [in Russian]
18. Karjalainen R. A review on bioactive compounds in black currants (Ribes Nigrum L.) and their potential health-promoting properties / R. Karjalainen, M. Anttonen, N. Saviranta et al. // I International Symposium on Biotechnology of Fruit Species: Biotechfruit. – 2009. - Vol.839. - 301-307p.