DETERMINATION OF THE POLYSACCHARIDE SUM OF THE ROOTS OF TARAXACUM OFFICINALE WIGG. GROWING IN THE NORTH CAUCASUS

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.123.53
Issue: № 9 (123), 2022
Suggested:
30.07.2022
Accepted:
12.08.2022
Published:
16.09.2022
73
1
XML PDF

Abstract

Determination of the amount of water-soluble polysaccharides in the roots of Taraxacum officinale growing in the vicinity of Pyatigorsk, collected in the spring and fall periods of vegetation was conducted. Using spectrophotometric and gravimetric techniques showed that the amount of water-soluble polysaccharides in the studied samples collected in the fall period reaches 38%, which is significantly higher than its content in the roots collected in the spring period (9-19%). Analysis of the techniques revealed that it is possible to get more objective results of the content of water-soluble polysaccharides and inulin in raw materials of Taraxacum officinale with the stage of removal of alcohol-soluble carbohydrates. Gravimetric technique is less multistage and time-consuming compared to spectrophotometric technique.

1. Введение

При использовании инулина, сложного полисахарида, относящегося к фруктозанам, снижается уровень глюкозы в крови у больных сахарным диабетом, уровень холестерина, триглицеридов и фосфолипидов крови, улучшается обмен липидов, выводятся из организма различные токсины [1], [2]. В связи с постоянно возрастающим уровнем заболеваемости сахарным диабетом, в настоящее время увеличивается спрос на природные источники инулина [3]. Известно, что корни одуванчика лекарственного содержат большое количество водорастворимых углеводов, представленных моно- и олигосахаридами, инулином, полифруктанами, пектиновыми полисахаридами, крахмалом и целлюлозой [2]. Кроме полисахаридов из корней одуванчика лекарственного выделены свободные моносахариды, доминирующим моносахаридом при этом является фруктоза [1], [2]. На примере определения  суммарного выхода водорастворимых полисахаридов корней одуванчика, произрастающего в Иркутской области, показано, что в пересчете на абсолютно сухую массу он может достигать 65,2%. При помощи ЯМР спектроскопии и ГХ-МС после кислотного гидролиза определено, что в состав исследуемых полисахаридов одуванчика лекарственного входят в основном такие моносахариды как арабиноза, ксилоза, галактоза и глюкоза. Содержание глюкозы при этом находится в пределах 70 % от суммы моносахаридов что можно объяснить присутствием в составе фракции в качестве основных компонентов глюкана и/или фруктанов, гидролиз которых сопровождается изомеризацией фруктозы в глюкозу [4]. Н.П. Тигунцевой в корнях одуванчика лекарственного, собранного до цветения растения в Иркутской области, найдено 44% инулина [5]. Содержание инулина в корнях одуванчика может колебаться в зависимости от фазы вегетации и территории произрастания, а именно от 2% до 16% весной и до 25 - 40% осенью [1], [3], [6], [8]. Найдено, что торговые образцы корней одуванчика содержат около 35% водорастворимых полисахаридов и до 10% спирторастворимых углеводов [9]. Литвиненко В.И. и Бубенчиковой В.Н. из корней одуванчика препаративно выделено до 40% инулина [10].

Для определения полисахаридов, в том числе и инулина, почти во всех исследованиях применялся метод спектрофотометрии, в основе которого лежит цветная реакция взаимодействия фруктозы (образуется при гидролизе инулина) с резорцином в кислой среде [1], [5], [9], [11]. Однако, фруктозосодержащие соединения обнаружены в составе свободных углеводов корней одуванчика лекарственного, а также ряда олигомеров, что свидетельствует о необходимости предварительной обработки сырья, способствующей удалению низкомолекулярных углеводов. С этой целью сырье можно обезжиривать в аппарате Сокслета и спиртом 95% извлекать свободные сахара и спирторастворимые БАС, а затем инулин экстрагировать водой при нагревании [1]. Описан способ извлечение сырья при нагревании спиртом 95% свободных сахаров и спирторастворимых БАС, с последующей экстракцией инулина водой [11]. Л.М. Танхаевой и  Д.Н. Оленниковым [12] показано, что при взаимодействии инулина с резорцином наибольшая оптическая плотность растворов развивается через 7–8 мин. нагревания. Однако через 1 час окраска снижается почти на 35%. Установлено, что введение тиомочевины вызывает повышение оптической плотности с последующим периодом стабильности окраски до 120 мин. Это позволило авторам разработать методику определения суммарного содержания полифруктанов в корнях одуванчика лекарственного. Она оказалась правильной и воспроизводимой [11]. Вариант методики спекторофотометрического определения инулина, описанный в ФС «Девясила высокого корневища и корни» ГФ РФ XIV изд. [13], основан на непосредственном извлечении суммы полисахаридов водой при нагревании с последующим осаждением мешающих БАС раствором свинца(II) ацетата 10%. В литературе описаны также методики гравиметрического определения суммы полисахаридов после осаждения их из водного извлечения спиртом этиловым 96% [8]. Однако известно, что вследствие неудовлетворительных преципитационных характеристик фруктанов не всегда можно добиться количественного спиртового осаждения полисахаридов [8]. В связи с этим метод был модифицирован заменой стадии нагревания ультразвуковой обработкой водного извлечения корней одуванчика и последующим осаждением суммы полисахаридов спиртом 95% и выдерживанием в морозильной камере, что позволило не только стабилизировать процесс экстракции, но и сократить его время до 3,5 часов [8]. Так как в ГФ РФ XIV для корней одуванчика представлена только методика качественного обнаружения инулина [13], представляет интерес провести определение суммы водорастворимых полисахаридов на примере корней одуванчика, произрастающего на Северном Кавказе в различные стадии вегетации.

2. Методы и принципы исследования

Объектами настоящего исследования служили отмытые от следов грунта, воздушно-сухие корни одуванчика лекарственного, собранные у подножья горы Машук (Ставропольский край, г. Пятигорск) в апреле и сентябре 2019 года. Сырье выкапывали лопатой, отряхивали от грунта, срезали надземную часть. Высушенное сырье измельчали при помощи дисковой дробилки.

Количественное определение суммы водорастворимых полифруктанов корней одуванчика лекарственного проводилось по трем различным методикам:

1) спекторофотометрическая методика, описанная в ФС «Девясила высокого корневища и корни» ГФ РФ XIV изд. [13] Содержание суммы фруктозанов и фруктозы в пересчете на инулин в абсолютно сухом сырье в процентах вычисляли, используя  удельный показатель поглощения продуктов реакции инулина с резорцином в кислой среде при длине волны 483 нм, равный 498;

2) спекторофотометрическая методика определения суммарного содержания полифруктанов в корнях одуванчика лекарственного [11], которое  вычисляли в %, используя оптическую плотность раствора стандартного образца фруктозы;

3) гравиметрическая методика определения содержания водорастворимых полисахаридов (ВРПС) в корнях одуванчика лекарственного [8].

Обработка результатов эксперимента проведена в соответствии с требованиями ОФС «Статистическая обработка результатов химического эксперимента» в программе Microsoft Excel 2016 [13].

3. Основные результаты и обсуждение

Методика, описанная в ФС «Девясила высокого корневища и корни» ГФ РФ XIV изд. [13] заключается в трехкратной экстракции сырья водой очищенной при нагревании с последующим осаждением мешающих БАС. С аликвотой фильтрата полученного раствора проводят реакцию со спиртовым раствором резорцина и хлористоводородной кислотой 30%. Результаты определения суммы сахаридов в пересчете на инулин показаны в таблице 1. Методика многостадийна, требует трехкратного процесса экстракции водой в течении длительного периода времени и многократного процесса фильтрации. Так как окраска раствора после реакции с резорцином нестабильна, необходимо соблюдение, как условий проведения реакции, так и времени ее исполнения. Содержание суммы фруктозанов и фруктозы в пересчете на инулин в корнях, собранных в сентябре месяце достигает 38 %. Относительная погрешность определения находится в пределах 3 % (см. таблицу 1).

Таблица 1 - Суммарное содержание полисахаридов в пересчете на инулин в корнях одуванчика лекарственного, произрастающего на Северном Кавказе

апрель

сентябрь

Взято, г

А

Найдено,%

Взято, г

А

Найдено,%

1,2827

0,199

17,24

1,3587

0,342

37,39

1,1324

0,171

16,78

1,0049

0,358

39,59

1,0116

0,146

16,42

1,0095

0,440

38,71

1,0201

0,153

17,37

1,1012

0,381

38,42

1,1094

0,142

17,51

1,0351

0,378

40,63

1,1865

0,183

17,14

1,1026

0,388

39,12

Метрологические  характеристики

img=17,08

S=0,399

Sx=0,178

img=0,496

img=2,90

img=38,98

S=0,908

Sx=0,406

img=1,128

img=2,895

потеря в массе при высушивании: апрель - 9,65%; сентябрь - 10,07 %; A = 498

Спекторофотометрическая методика, предложенная для определения суммарного содержания полифруктанов в корнях одуванчика лекарственного [11], отличается от методики, описанной в ФС «Девясила высокого корневища и корни» ГФ РФ XIV изд. [13], тем, что на первой стадии проводят трижды экстракцию спирторастворимых соединений с помощью спирта этилового 95% на кипящей водяной бане в течение 60 мин. Затем обработанное сырье экстрагируют трижды водой очищенной. К аликвоте объединенного извлечения добавляют растворы тиомочевины и резорцина, спирт этиловый 95% и кислоту хлористоводородную концентрированную, нагревают на кипящей водяной бане в течение 8 мин. Аналогичное определение проводят с раствором стандартного образца фруктозы. Суммарное содержание полифруктанов в % приведено в таблице 2. Приведенная методика еще более многостадийна и длительна, так как вводится дополнительная стадия извлечения спирторастворимых БАС, для проведения анализа требуется не менее 7 часов рабочего времени. Полученные результаты (см. таблицу 2) свидетельствуют о том, что относительная погрешность определения этой методики оказалась почти в 1,5 раза ниже вышеописанной. Очевидно, это связано с усовершенствованием условий проведения цветной реакции [12].

Таблица 2 - Суммарное содержание полисахаридов в пересчете на фруктозу в корнях одуванчика лекарственного, произрастающего на Северном Кавказе

апрель

сентябрь

Взято, г

А

Найдено,%

Взято, г

А

Найдено, %

1,0311

0,193

8,57

1,1423

0,364

31,69

1,1504

0,222

19,14

1,1494

0,354

30,63

1,0188

0,194

18,88

1,2376

0,389

31,25

1,1201

0,215

19,03

1,2004

0,373

30,92

1,1073

0,205

18,37

1,1022

0,378

31,49

1,0203

0,193

18,74

1,1131

0,349

31,38

Метрологические характеристики

img=18,79

S=0,245

Sx=0,110

img=0,305

img=1,62

img=31,23

S=0,415

Sx=0,186

img =0,516

img=1,65

потеря в массе при высушивании: апрель - 9,65%; сентябрь - 10,07 %; mст=0,0806 г; Аст=0,407

Гравиметрическая методика определения содержания водорастворимых полисахаридов в корнях одуванчика лекарственного [8] заключается в получении водного извлечения в ультразвуковой ванне при температуре 80°С в течении 40 мин. Затем с помощью спирта этилового 95 % осаждают нерастворимые в спирте полисахариды (инулин) и для полноты осаждения извлечение охлаждают в морозильной камере при температуре -18°С. Суммарное содержание полифруктанов в % показано в таблице 3. Гравиметрическая методика на наш взгляд более проста в исполнении. Относительная погрешность определения находится в пределах 1,5% (см. таблицу 3). Время, затраченное на анализ, не превышает 4 часов.

Таблица 3 - Суммарное содержание водорастворимых полисахаридов в % в корнях одуванчика лекарственного, произрастающего на Северном Кавказе

апрель

сентябрь

Взято, г

Вес осадка

Найдено,%

Взято, г

Вес осадка

Найдено,%

1,022

0,00819

8,87

1,0021

0,0271

30,05

1,0339

0,00821

8,79

0,9867

0,0272

30,63

1,0115

0,00833

9,11

1,0845

0,0298

30,52

1,0074

0,00816

8,96

1,0085

0,0270

29,78

1,0261

0,00819

8,83

0,9924

0,0275

30,84

1,1005

0,00899

9,04

1,0901

0,0296

30,19

Метрологические  характеристики

img =8,93

S=0,130

Sx=0,058

img=0,162

img=1,81

img =30,34

S=0,365

Sx=0,163

img=0,453

img=1,5

потеря в массе при высушивании: апрель - 9,65%; сентябрь - 10,07 %

4. Заключение

Данные предварительного исследования, проведенные на образцах сырья, собранного с одного участка, показали, что содержание водорастворимых полисахаридов в корнях одуванчика лекарственного, произрастающего на Северном Кавказе, в сентябре месяце достигает 30 - 38%, что значительно превышает это содержание в корнях, собранных в весенний период вегетации растения (9– 19%). Использование методики, описанной в ФС «Девясила высокого корневища и корни» ГФ РФ XIV издания, позволяет определять только сумму фруктозанов и фруктозы в пересчете на инулин. Спектрофотометрический метод, где используется стадия удаления спирторастворимых углеводов, позволяет получать более объективные результаты содержания водорастворимых полисахаридов и частности инулина в сырье одуванчика лекарственного, но данный метод наиболее трудоемкий. Следует отметить, что гравиметрическая методика по сравнению со спектрофотометрической методикой, менее многостадийна и трудоемка.

Article metrics

Views:73
Downloads:1
Views
Total:
Views:73