Природный парк «Виштынецкий» располагается на Виштынецкой холмисто-моренной возвышенности на юго-востоке Калининградской области на границе трех государств – России, Литвы и Польши. Природный парк функционирует с 2010 г., однако его территория всегда находилась под особой охраной. Большую часть парка занимает Красный лес – часть исторической Роминтской пущи. Несмотря на то, что в последнее время данный район активно используется в целях рекреации, в целом антропогенная нагрузка в данном районе остается невысокой, что позволяет относить природный парк «Виштынецкий» к территориям Калининградской области с благоприятной экологической обстановкой [1].
Лекарственные растения являются ценным источником новых фармацевтических препаратов и основой для разработки продуктов функционального назначения. Кроме того, различные части лекарственных растений все чаще применяются в косметической промышленности [2]. Традиционно лекарственные растения используются в травяных сборах. Роль травяного чая в профилактике и лечении болезней отчасти объясняется антиоксидантными свойствами составляющих его компонентов. Интересно, что многие лекарственные растения содержат большое количество антиоксидантов, отличных от витамина С, витамина Е и каротиноидов. Их антиокислительный эффект обусловлен в основном фенольными компонентами, такими как фенольные кислоты, флавоноиды, танины [3].
Фенольные соединения являются широко распространенным в растительном мире классом вторичных метаболитов. Их биосинтез в растениях осуществляется из фенилаланина и тирозина. Несмотря на широкое разнообразие данных соединений (на сегодняшний день их насчитывается более 8000), общим в их структуре является наличие ароматического кольца и одной или нескольких гидроксильных группах. Фенольные соединения относятся к водорастворимым компонентам клетки, присутствующим, как правило, в форме гликозидов в сочетании с молекулами сахаров, таких как глюкоза, галактоза, рамноза, арабиноза, ксилоза и рутиноза [4].
В пищевых продуктах фенольные соединения могут выступать как антиокислительные агенты, придавать продуктам цвет, запах, вкус горечи или терпкости. Активность полифенолов включает антиоксидантное, антимутагенное, противоопухолевое, противоаллергическое, противовоспалительное, противовирусное, противоязвенное, противодиарейное, противогельминтное, антигепатотическое и антипролиферативное действие [5].
Дубильные вещества – танины – представляют собой гетерогенную группу фенольных полимеров с различной молекулярной массой и сложностью химической структуры. Количественный и качественный состав танинов в растениях зависит от многих факторов, и прежде всего таких, как вид растения, стадия онтогенеза, условия произрастания [6]. Дубильные вещества обладают вяжущим, противовоспалительным и кровоостанавливающим действием, поэтому поиск растений с высоким содержанием данных компонентов является перспективным и может явиться основой при разработке новых фармацевтических препаратов и функциональных продуктов питания [7].
Таким образом, целью работы являлось изучение суммарного содержания фенольных соединений и дубильных веществ в лекарственных растениях, произрастающих на территории природного парка «Виштынецкий» (Калининградская область).
Материалы и методы исследования
В качестве объекта исследования использовались растения, произрастающие на территории природного парка «Виштынецкий», и обладающие лекарственными свойствами. Всего было исследовано 19 видов растений: тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), коровняк черный (Verbascum nigrum L.), синяк обыкновенный (Echium vulgare L.), якобея обыкновенная (Jacobaea vulgaris Gaertn.), черноголовка обыкновенная (Prunella vulgaris L.), майник двулистный (Maianthemum bifolium (L.) F.W. Schmidt), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis L.), ромашка аптечная (Matricaria chamomilla L.), лещина обыкновенная (Corylus avellana (L.) H. Karst.), донник белый (Melilotus albus Medik.), марьянник дубравный (Melampyrum nemorosum L.), малина обыкновенная (Rubus idaeus L.), мята луговая (Mentha arvensis L.), сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria L.), хвощ полевой (Equisetum arvense L.), земляника лесная (Fragaria vesca L.), кислица обыкновенная (Oxalis acetosella L.), иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.). Для исследований были собраны листья и стебли растений в период с конца июня по начало июля 2018 г.
Фенольные соединения и дубильные вещества экстрагировали из растительного сырья дистиллированной водой при температуре 60 °С в течение 15 мин. Экстракты фильтровали, фильтрат использовали для анализа. Суммарное содержание фенольных соединений определяли по методу Фолина – Чокальтеу согласно [8] с некоторыми модификациями. Для проведения реакции 100 мкл раствора галловой кислоты (стандарт) или растительного экстракта смешивали с 300 мкл 0,2 М раствора Фолина – Чокальте и инкубировали в течение 10 мин при комнатной температуре в темноте. Далее к смеси добавляли 6 мл раствора карбоната натрия с концентрацией 6,75 % и выдерживали еще 20 мин. Оптическое поглощение измеряли при 765 нм (спектрофотометр UV-3600, Shimadzu, Япония). Дубильные вещества определяли по методу берлинской лазури [9]. К 25 мл дистиллированной воды добавляли 250 мкл растительного экстракта, 3 мл 0,5M FeCl3 в 0,1N HCl и 3 мл 0,008 M K3Fe(CN)6. Оптическое поглощение измеряли через 10–15 мин при 720 нм (спектрофотометр UV-3600, Shimadzu, Япония). Для построения калибровочного графика использовали растворы галловой кислоты различной концентрации. Суммарное содержание фенольных соединений и дубильных веществ выражали в мг эквивалента галловой кислоты на грамм сухой массы.
Полученные данные обработаны статистически с использованием программы Statistica ver. 12 (Statsoft Inc, США). На графиках представлены средние значения с указанием стандартного отклонения (n = 5). Схожесть изучаемых видов растений в аккумуляции фенольных соединений и дубильных веществ оценивали с использованием кластерного анализа по методу Варда. Корреляционный анализ проводился по критерию Пирсона.
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе работы исследовалось суммарное содержание фенольных соединений в 19 видах растений, которые согласно литературным данным обладают фармацевтической активностью. Результаты анализа представлены на рис. 1.
Рис. 1. Суммарное содержание фенольных соединений в лекарственных растениях природного парка «Виштынецкий»
Как видно из представленных на рисунке данных, максимальным суммарным содержанием фенольных соединений отличались такие виды, как иван-чай, земляника, малина, мята полевая. Уровень фенольных соединений в них составлял от 18,5 до 27,4 мг/г. Минимальное содержание данного класса биологически активных соединений было выявлено в хвоще полевом, сныти обыкновенной, марьяннике дубравном (4,2–4,8 мг/г).
В растениях также оценивалось содержание дубильных веществ. Результаты представлены на рис. 2. Максимальным содержанием данных биологически активных веществ отличались растения иван-чая, малины и земляники. Уровень дубильных веществ в них составлял от 14,7 до 23,1 мг/г. Минимальное содержание было установлено в сныти обыкновенной, мыльнянке лекарственной и марьяннике дубравном (1,3–1,8 мг/г).
Рис. 2. Содержание дубильных веществ в лекарственных растениях природного парка «Виштынецкий»
Рис. 3. Диаграмма рассеяния суммарного содержания фенольных соединений в зависимости от уровня дубильных веществ в растениях
Корреляционный анализ показал наличие прямой связи между суммарным содержанием фенольных соединений и дубильных веществ в исследованных растениях (рис. 3). Коэффициент корреляции составил 0,93 (p < 0,05). Наличие положительной корреляции сильной степени силы свидетельствует о сопряженном биосинтезе и аккумуляции данных классов соединений.
По результатам определения суммарного содержания фенольных соединений и дубильных веществ в 19 видах лекарственных растений, произрастающих на территории природного парка «Виштынецкий», был проведен кластерный анализ, результаты которого представлены в форме дендрограммы на рис. 4. Исследованные виды растений по их способности аккумулировать данные классы биологически активных компонентов можно разделить на 4 группы. В первую группу вошли такие виды растений как иван-чай, малина обыкновенная и земляника лесная. Растения данного класса отличались максимальным уровнем фенольных соединений и дубильных веществ. Во вторую группу вошли мята луговая, вьюнок полевой, черноголовка обыкновенная. Данные виды растений характеризовались относительно высоким уровнем суммы фенольных соединений и дубильных веществ. Третью группу составили следующие виды растений: кислица обыкновенная, донник белый, якобея обыкновенная, лещина обыкновенная, майник двулистный, коровняк черный, синяк обыкновенный и тысячелистник обыкновенный, которые отличались средним уровнем исследуемых биологически активных веществ. Хвощ полевой, ромашка аптечная, сныть обыкновенная, марьянник дубравный и мыльнянка лекарственная объединились в четвертый кластер. Для данных растений не было характерно накопление ни дубильных веществ, ни фенольных соединений в целом.
Рис. 4. Классификация растений на основе кластерного анализа по методу Варда по содержанию в них суммы фенольных соединений и дубильных веществ
Оценка суммарного содержания фенольных соединений и дубильных веществ в лекарственных дикорастущих растениях на территории Калининградской области проводилась впервые. Представленные ранее в ряде работ исследования антиоксидантов, в том числе фенольного типа, в лекарственных растениях Калининградского региона были посвящены изучению растений Ботанического сада БФУ им. И. Канта [10, 11]. При этом качественный и количественный состав биологически активных компонентов растений зависит от условий местообитания и географического места произрастания. Кроме того, многие лекарственные растения Ботанического сада являются нехарактерными для северо-западного региона России и не имеют широкого распространения на территории области, а следовательно, не могут рассматриваться как возобновляемый источник биологически активных компонентов. Полученные в нашей работе результаты позволили выделить такие виды растений, как иван-чай, земляника, малина, как наиболее перспективные в целях получения на их основе продуктов функционального назначения с повышенным содержанием фенольных соединений и дубильных веществ. Особенно необходимо отметить иван-чай, содержание фенольных соединений и дубильных веществ в котором было максимальным. Ранее было показано, что состав фенольных соединений в листьях иван-чая очень разнообразен и включает простые фенолы (эллаговую и галловую кислоты), фенилпропаноиды, кумарины, флавоноиды (ауроновой группы: миквелианин – производное кверцетина, афцелин и кемпферол-3-О-глюкуронид – производные кемпферола, мирицитрин и др.), а также танины [12].
Заключение
Таким образом, в ходе исследования 19 видов лекарственных растений, произрастающих на территории природного парка «Виштынецкий», было показано, что максимальным содержанием дубильных веществ и суммы фенольных соединений отличались растения иван-чая узколистного. С учетом широкого распространения данного вида на территории Калининградской области его можно рекомендовать в качестве источника получения биологически активных веществ фенольного типа и как сырье при производстве функциональных продуктов питания.