Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Centaurea cyanus L. (Asteraceae) однолетнее травянистое растение. Flores Centaureae cyani – цветки василька синего, собранные в период цветения, применяются в официальной медицине в качестве мочегонного средства при нефритах, циститах, уретритах [2, 6]. Сбор, состоящий из цветков василька синего, травы пастушьей сумки, листьев и молодых побегов почечного чая, листьев расторопши, листьев черной смородины и травы хвоща полевого, по диуретическому действию превосходит гипотиазид в 1,93 раза [4]. Василек также применяется как желчегонное при заболеваниях печени и желчных путей, для улучшения функции пищеварения, наружно в виде глазных капель и примочек, как противовоспалительное при конъюнктивитах и блефаритах [6]. Заготавливают полностью распустившиеся соцветия – корзинки с большим количеством широкотрубчатых цветков, выщипывают из них краевые воронковидные синие цветки, стараясь не захватить внутренних трубчатых (чем меньше трубчатых цветков, тем качественнее сырье). Сушат в теплом затененном помещении [1].

Для оценки качества сырья применяют микроскопические признаки, числовые показатели: влажность не более 14 %; золы общей не более 8 %; золы, нерастворимой в 10 % растворе кислоты хлористоводородной, не более 1 %; цветочных корзинок не более 1 %; содержание цветков, утративших естественную окраску, не более 10 %; допускается не более 0,5 % органической и 0,5 % минеральной примесей. Кроме того, определяют содержание антоцианов спектрофотометрическим методом, которое должно составлять не менее 0,6 % в пересчете на цианидин-3,5-дигликозид [2, 6]. В последнее время антоцианам уделяется повышенное внимание не только в качестве потенциальных лекарственных средств с широким спектром физиологических функций, таких как улучшение ночного видения, противоопухолевая активность, антиоксидантная активность и антидиабетическое действие, но и в качестве пищевых красителей [7].

Centaurea cyanus – преимущественно европейский вид, широко распространенный как сорняк на территории европейской части России, в Западной Сибири проникает лишь в южные районы. Потребность в цветках василька синего в фармацевтической промышленности полностью не удовлетворяется, так как сейчас он почти не выращивается как лекарственное растение. К настоящему времени выведено огромное количество декоративных сортов Centaurea cyanus, различающихся по форме, размеру и окраске соцветий, которые используются в одиночных и групповых посадках, миксбордерах и бордюрах.

Цель работы: изучить особенности состава и содержания антоцианов у нескольких декоративных сортов Centaurea cyanus. Задачи: определить содержание антоцианов в краевых цветках сортов Братец Иванушка, Бенефис и Темно-бордовый; охарактеризовать спектры поглощения экстрактов из цветков различных сортов и окраски в УФ и видимой области; изучить зависимость содержания антоцианов от окраски цветков василька синего.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования являлись три сорта василька синего: Бенефис (агрофирма «Аэлита»), высота растений 60 см, диаметр соцветий 4 см, окраска соцветий – от белой до темно-розовой, стебель прямостоячий, ветвистый, в молодом возрасте с беловойлочным опушением; Братец Иванушка (агрофирма «Поиск»), высота растений 80–100 см, центр цветка темный, окраска соцветий – от белой до темно-фиолетовой, лепестки двухцветные: края темные, к центру светлее; Темно-бордовый (селекционно-семеноводческая фирма «Гавриш»), растения высотой 60–80 см, соцветия махровые 4–5 см в диаметре, темно-бордовой окраски.

Полевые опыты закладывали на делянках с учетной площадью 3,15 м² в саду Мичуринцев Новосибирского ГАУ и д. Нижний Баган Новосибирской области в 2014 г. Семена сеяли рядами через 0,7 м, длина ряда 1,5 м. Один сорт выращивали в трех рядах в трехкратной повторности. В ряду в среднем было по 7–8 растений. Сбор сырья проводили еженедельно по мере распускания цветков. Первый сбор сырья – 23 июля, последний – 27 августа 2014 г. Цветки, собранные с одной повторности одного сорта, высушивали до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре, взвешивали и объединяли для определения антоцианов спектрофотометрическим методом, модифицированным В.А. Куркиным с соавторами специально для цветков Centaurea cyanus. Этот метод основан на измерении разницы оптической плотности исследуемых образцов при рН 1,0 и 4,5 [3, 8].

Спектры поглощения и оптическую плотность анализируемых растворов изучали с помощью сканирующего спектрофотометра СПЕКС ССП-705 в Институте экологии человека СО РАН (Кемерово).

Полученные экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа с использованием программы СНЕДЕКОР [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Максимальная урожайность воздушно-сухих краевых цветков – 5,7 ц/га – была получена у сорта василька синего Братец Иванушка, наименьшая урожайность у сорта Темно-бордовый – 2,9 ц/га. Урожайность сорта Бенефис составила 3,4 ц/га.

Сорт Братец Иванушка представляет собой смесь различных окрасок. Мы разделили собранные соцветия по цветам и определили характеристики УФ и видимого спектра экстрактов из цветков с различной окраской, а также содержание в них антоцианов (рис. 1, таблица).

Основными действующими веществами цветков Centaurea cyanus являются антоцианы: цианин-диглюкозид цианидина, гликозиды пеларгонидина; флавоноиды, представленные производными апигенина, лютеолина, кверцетина и кемпферола. Кроме того, присутствуют кумарины (цикорнин); дубильные вещества; немного эфирного масла. Сырье аккумулирует Cu, Se, Zn [6]. Известно, что в некоторых синих цветках цвет лепестков обусловлен супрамолекулярными пигментами. Супрамолекулы являются стехиометрическими самособирающимися комплексами, состоящими из антоцианов, флавоноидов и ионов металлов, связанных слабыми нековалентными связями. Супрамолекулы имеют повышенную растворимость в воде и уменьшающуюся растворимость в спиртах, поэтому стехиометрический самособирающийся комплекс может быть легко выделен, так как выпадает в осадок после добавления этанола. Супрамолекулы в синих цветках были найдены только у пяти растений: Commelina communis, Salvia patens, Salvia uliginosa, Nemophila menziesii и Centaurea cyanus [10]. Супрамолекулярным синим пигментом из Centaurea cyanus является процианин, состоящий из цианидин-3O(6O-сукцинилгликозид)5O-глюкозида, апигенин-7O-глюкуронид-4′O(6O-малонилглюкозида) и ионов металлов: Fe, Mg, Ca [10], а из розовых цветков Centaurea cyanus был выделен антоцианин, идентифицированный как пеларгонидин-3(6″-сукцинилглюкозид)5-глюкозид [9]. При способе экстракции, который применяется в использованных нами методиках (этиловым спиртом, содержащим 1 % хлороводородной кислоты), супрамолекулы разрушаются.

Рис. 1. Спектр поглощения экстрактов цветков василька синего различной окраски в видимой области (450–720 нм): белой – 1, розовой – 2, синей – 3, голубой – 4, фиолетовой – 5; контроль (pH = 1,0) – серый, опыт (pH = 4,5) – черный

Содержание антоцианов в краевых цветках различной окраски сортов Centaurea cyanus

Спиртовые растворы экстрактов (в концентрации 0,08 %) демонстрировали пики в видимом диапазоне спектра, характерные для антоцианов: в кислой среде максимум поглощения приходился на 535 ± 5 нм, а после восстановления раствором аммиака смещался на 622 ± 2 нм. Образцы цветков разной окраски отличаются по оптической плотности: наименьшая она для экстрактов из белых цветков, а наибольшая – для темно-фиолетовых. Значительных различий по характеру спектра в этой области не обнаружено, сортовые отличия также связаны с окраской цветков и её интенсивностью. Наибольшая разность между контрольным и опытным образцами приходится на длину волны 614 ± 2 нм, но это существенно только при высоком содержании антоцианов (сорт Темно-бордовый и фиолетовые цветки сорта Братец Иванушка), для большинства образцов характерен достаточно пологий пик с вершиной от 610 до 625 нм.

Максимальным содержанием антоцианов отличаются цветки сорта Темно-бордовый (5,72 %), а самым низким – смесь цветков всех окрасок сорта Братец Иванушка (0,29 %). Содержание антоцианов у сорта Бенефис – 0,64 %. Наиболее высокое их содержание в цветках фиолетового цвета (1,88 %), то есть чем интенсивнее окраска цветков, тем больше в них содержится антоцианов (таблица). Однако даже в белых цветках найдено небольшое количество антоцианов (0,13 %). При выращивании василька синего сорта Братец Иванушка в разных районах Новосибирской области содержание антоцианов несколько отличается: от 0,33 % до 0,44 %, но это различие недостоверно на 95 %-ном уровне значимости.

При изучении спектров поглощения подкисленных спиртовых экстрактов цветков Centaurea cyanus в области 270–450 нм обнаружено, что добавление раствора аммиака приводит к смещению максимума поглощения в длинноволновую область (батохромный сдвиг).

Рис. 2. Спектр поглощения экстрактов краевых цветков Centaurea cyanus с раствором аммиака (pH = 4,5) на фоне экстрактов (pH = 1,0): сорт Бенефис – серая линия, сорт Братец Иванушка с различной окраской цветков – черная линия, сорт Темно-бордовый – пунктирная линия

Для смеси цветков сорта Бенефис, в которой преобладали лепестки с розовой окраской, и розовых цветков сорта Братец Иванушка максимум поглощения наблюдался при длине волны 395 ± 3 нм, для остальных образцов сорта Братец Иванушка пик приходился на 385±3 нм (рис. 2). Спектр экстрактов цветков сорта Темно-бордовый в области 270–450 нм значительно отличается от других исследованных сортов, для него отмечен батохромный сдвиг с 280 ± 2 до 317 ± 2 нм, а максимальная разница по сравнению с контролем приходится на 317 ± 2 и 365 ± 5 нм.

Заключение

Максимальное содержание антоцианов (5,72 %) обнаружено для сорта Темно-бордовый. Для дальнейшего изучения перспективности выращивания Centaurea cyanus в Новосибирской области с целью получения лекарственного растительного сырья могут быть рекомендованы сорта с махровыми соцветиями темных окрасок: фиолетовых или бордовых. Чем интенсивнее окраска краевых цветков, тем больше в них содержится антоцианов, существенных различий по характеру спектра поглощения в области 460–720 нм (основные максимумы поглощения антоцианов) между ними нет. Для цветков с розовой окраской при добавлении раствора аммиака отмечен пик, приходящийся на длину волны 395 ± 3 нм, для синих и голубых максимум приходился на 385 ± 3 нм. Наибольшие отличия УФ и видимых спектров изученных экстрактов обнаружены у образца сорта Темно-бордовый при длинах волн от 270 до 390 нм.