Отработка методов выделения и анализ пигментов растений



В данной работе проводится исследование содержания пигментов в некоторых растениях. Приводится сравнение эффективности методов экстракции, делается вывод о наличии отдельных классов соединений в растениях.

Ключевые слова: пигменты растений, экстракция.

Содержащиеся в растительных организмах биологические пигменты широко применяются человеком в пищевой промышленности и медицине. В связи с этим возникает необходимость выявления оптимального метода выделения пигментирующих соединений из природного сырья, что и стало конечной целью обсуждаемой работы.

Качественно о содержании тех или иных пигментов в растениях можно судить по цвету, в который окрашены части растения [1]. Так, например, каротиноиды, являющиеся производными ликопина, придают частям растения желтую, оранжевую окраску. Флавоноиды — растительные полифенолы — имеют широкий спектр цветов, от желтого до синего. Тетрапирролы, в частности хлорофиллы, окрашивают побеги в зеленый цвет. Представители класса хинонов, сопряженных циклогексадиенонов, редко встречаются в растительных организмах, они придают им желтую окраску и пр.

Материалы иметоды

В ходе работы было собрано и высушено на воздухе 35 образцов высших растений. Далее из каждого образца были получены экстракты различными способами [2], [3]: выдерживание навески образца в 1 % р-ре NaOH, в 1 % р-ре HCl, в 20 % р-ре этанола; проведена экстракция горячей водой, экстракция гексаном и этилацетатом в аппарате Сокслета. Полученные экстракты были отфильтрованы, после чего были сняты, проанализированы качественно и полуколичественно видимые спектры поглощения экстрактов в области 440–600 нм (видимая область).

Обсуждение результатов

В ходе анализа полученных экстрактов максимумы и минимумы поглощения спектра (D=f(Л)) каждого экстракта были соотнесены с соответствующими пиками поглощения спектров конкретных пигментирующих соединений. Был сделан вывод о наличии или отсутствии определенных пигментирующих соединений в каждом из экстрактов.

В случае получения экстрактов с одинаковыми спектрами поглощения, но с разной интенсивностью отдельных сигналов, были сделаны выводы об относительном содержании веществ в экстракте и, соответственно, эффективности метода выделения.

В ходе работы было выявлено, что наиболее полно экстрагируются каротиноиды — NaOH 1 %, антоцианы — HCl %, ауроны- NaOH 1 % и EtOH 20 %, халконы — EtOH 20 %, флавонолы- NaOH 1 %, HCl 1 %, EtOH 20 %, H₂O гор, хлорофиллы- NaOH 1 %, хиноны- HCl 1 % и NaOH 1 %

Также сделан вывод о том, что р-р HCl и горячая вода экстрагируют из образцов одни и те же пигментирующие соединения, но HCl экстрагирует лучше количественно (экстракты имели одинаковые спектры поглощения, но оптическая плотность экстрактов HCl была больше).

Хуже всего в аппарате Сокслета гексаном и этилацетатом экстрагировались антоцианы, наиболее полно — каротиноиды. При таком способе экстракции пигменты частично осаждались.

Полученные спектры сопоставлены с литературными данными, найденные классы соединений внесены в таблицу.

Таблица 1

Спо-соб экстр	NaOH 1%	HCl 1%	EtOH 20%	H2O горячая	C6H14 иEtOAc вап.Сокслета.
Абрикос	Ликопин, α-каротин, лютеин, неоксантин	Ликопин, кемпферол, кверцетин	Ничего не экстр.	-	-
Апель-син	α-каротин, лютеин, зеаксантин	Лютеин,ауроны	ауроны,кемпферол	-	-
Бархат-цы	Кантаксан-тин,лютеин, α-каротин	Хлорофилл-а,кемпферол, халконы	Кемпферол, изофлавон	Мирицетин	-
Бугенвилия	Пеларгонидин,кверцетин,ауроны, ликопин	Дельфинидин,кверцетин,хлорофиллы a и b	Дельфинидин	Дельфини-дин	-
Василек	Цианидин	Цианидин,дельфи-нидин	Цианидин,Петунидин	-	Ничего не экстр.
Венерин Башмачок	Пеларго-нидин	Мальвидин, ауроны	Кверцетин	-	-
Вино-град	Халконы, ауроны, кемпферол	Ауроны, ликопин, лютеин	Лютеин, кемпферол	-	-
Водо-сбор	пеонидин, петунидин	Мальвидин	Пеонидин, мальвидин	-	-
Доро-никум	Эриодиктиол,мирицетин,Лютеин	Лютеин, кемпферол	Мирицетин	-	-
Душис. Горошек	Мальвидин, хлорофилл А	Мальвидин	Мальвидин, хлорофилл А	-	-
Иван-чай	Цианидин, лютеин, хлорофилл а	Дельфинидин,мальвидин	Цианидин, халконы, кверцетин	-	-
Кален-дула	Ликопин, неоксантин	Кверцетин, лютеолин	Кверцетин	Лютеолин, аурон, халконы	α,β-каротин, ликопин, зеаксантин, капсантин, кверцетин
Космея	Цианидин, дельфинидин, мальвидин, ауроны	Цианидин, дельфинидин,	Мальвидин, дельфинидин	-	-
Куку-руза	Лютеин,неоксантин	Лютеин, хлорофилл б, гесперидин	Зеаксантин, хлорофилл б	-	-
Лимон	α-каротин, лютеин, кверцетин	Хиноны, эриодиктиол	α-каротин, халконы,ликопин	-	-
Мальва	Ликопин, мальвидин	Мальвидин, цианидин	Халконы,ауроны	Эриодиктиол,катехины	-
Одуван-чик	Лютеин, ликопин, зеаксантин	Виолаксантин,неоксантин	Лютеин,мирицетин,халконы	Халконы, кверцетин, кемпферол	Лютеин, зеаксантин
Олеандр	Мальвидин,дельфинидин,лютеин	Мальвидин,Цианидин	Антоцианы не экстр,халконы, ауроны	-	-
Орхидея	Неоксантин, мирицетин,ауроны	Цианидин,пеонидин,ауроны	Кемпферол,цианидин	-	-
Перец красный	Капсантин, капсорубин, α — каротин, лютеин	Ауроны, халконы	Лютеин,аурон, цианидин	-	Капсантин, лютеин
Пион	Пеонидин,дельфинидин, цианидин	Дельфинидин, пеонидин	Цианидин	-	-
Подсол-нух	Ликопин,лютеин, α-каротин	Кверцетин,ауроны,халконы	Кемпферол, эриодиктиол	-	-
Ромаш-ка	Лютеин, хлорофилл б	Халконы, кврецетин	Кверцетин	α-каротин, виолоксан-тин, хлоро-филл Б	-
Рудбе-кия	Ликопин,α-каротин, β-каротин	Кверцетин, ауроны	Мирицетин, хлорофилл а	-	-
Свекла	Мальвидин, дельфинидин	Цианидин, дельфинидин, пеоиндин	Дельфинидин, ликопин, кверцетин, хлорофилл а	Дельфинидин,цианидин, ликопин, хлорофилл а	-
Сирень	Цианидин, мальвидин	Антоцианы не экстр, кверцетин, эриодиктиол	Антоцианы не экстр,кверцетин, эриодиктиол	-	-
Спирея	Гесперидин, хлорофиллы А,Б	Мирицетин, кверцетин	Кверцитин, ауроны	-	-
Хризантема	Лютеин, ликопин, зеаксантин, кверцетин	Лютеин, эриодиктиол, кверцетин, хлорофилл Б, флавон	Лютеин, эриодиктиол, кверцетин, хлорофил Б, флавон	-	Халконы,кемпферол,кверцетин,мирицетин
Шиповник красный	Цианидин, дельфинидин, пеонидин	Цианидин, дельфинидин, петунидин	Халконы	-	-
Шиповник белый	Цианидин, пеонидин	Халконы, мирицетин	халконы, мирицетин	-	-
Шпи-нат	Хлорофилл a,b, α-каротин, лютеин,	Хлор-ллы,каротины, хиноны, кемпферол	Лютеин, хлорофиллы, каротин	-	-

Выводы

Выявлено, что оптимальный метод экстракции — выдерживание навески образца в течение недели в 1 % р-ре NaOH. Р-ром NaOH экстрагировались все рассматриваемые пигменты, наиболее полно количественно по сравнению с другими растворителями. Вероятно, так происходит из-за того, что щелочь лучше растворяет мембраны клеток растений, а также из-за перевода молекул красителей в солеобразное состояние.

Благодарности

Авторы хотели бы выразить благодарность за помощь в проведении работ Золенко Михаилу, а также Химическому Центру при ПФМЛ № 239 за предоставление лаборатории.

Литература:

1. K.Davies, Plant Pigments and their Manipulation. — New Zealand: Blackwell Publishing Ltd, 2004. — 369 с.
2. О. А. Харламова, Б. В. Кафка. Натуральные пищевые красители. — М.: Пищевая промышленность, 1979. — 191 с.
3. G.Britton. The Biochemistry of Natural Pigments. — England: Cambridge University Press, 1986. — 422 с.