РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ УГЛЕВОДОВ СОСТАВА ПЛОДОВ АMPELOPSIS VITIFOLIA (ВOISS.) РLANCH. , ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО В ТАДЖИКИСТАНЕ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 547.917

¹А.Х.Зумратов, Д.Э.Ибрагимов, ^*Ш.Х.Халиков, И.Б.Шоймуродов, Т.Раджаби

РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ УГЛЕВОДОВ СОСТАВА ПЛОДОВ Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch., произрастающего в Таджикистане

Таджикский технический университет им. акад. М.С.Осими,

^*Таджикский национальный университет

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан Д.Х.Халиковым 15.12.2010г.)

В данной статье приведены сведения о результатах исследования о результатах исследования и изучения углеводов состава плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. Хроматографическими методами определены полисахаридные комплексы и моносахаридные компоненты состава плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. При идентификации этих углеводов впервые использован метод рентгенофазового анализа. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности этого метода для идентификации этих соединений.

Также впервые охарактеризован углеводный состав плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch.

Ключевые слова: углеводы - Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. - полисахаридный комплекс - моносахариды - хроматографирование - рентгенофазовый анализ.

Разработка новых эффективных способов получения полезных продуктов из растительного сырья является одним из важнейших направлений химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Продукты растительного происхождения содержат в своем составе неисчерпаемые запасы органических компонентов. Изучение глицеридов, углеводородов, витаминов, флавоноидов, алкалоидов и других биологически-активных веществ свидетельствует о важной роли этих соединений в жизнедеятельности живых организмов. Многие природные вещества имеют особое значение для развития теоретических представлений в органической химии. Они также являются удобными моделями при синтезе органических соединений.

Одной из задач на сегодняшний день, стоящий перед наукой и производством является получение фармацевтических, пищевых, лакокрасочных и других препаратов из растений отделенных от производства. Причиной этого является отсутствие информации о химической связи. Как всем известно, судя по химической связи, определяется производственное направление любого растительного сырья.

Таджикистан относится к тем странам, которые имеют огромные ресурсы растительности. Несмотря на такое богатство, большинство видов растений не имеют прикладной значимости из-за отсутствия информации о химическом составе. Решение данной проблемы зависит от результатов исследований в этой области. В связи с этим, проблема исследования и идентификации органических компонентов из неизучаемых растений остаётся важной и актуальной.

В данной статье рассматривается физико-химическое исследование и идентификация углеводов состава плодов дикорастущего растения, а именно виноградовника виноградолистового Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch., произрастающего в Таджикистане. Плоды виноградовника виноградолистного Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. издавна применяются в Восточной медицине в качестве лекарственного средства для лечения различных заболеваний желудка и других органов пищеварения [1]. Несмотря на прикладную значимость Восточной медицины современная медицина до сих пор не признала виноградовник виноградолистный Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. как лекарственное растение, из-за отсутствия информации о его химическом составе.

Изучение химического состава плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. показало, что его плоды содержат весма значительное количество углеводов [2].

Полученные результаты показали, что большинство этих углеводов находятся в виде полисахаридных комплексов, а также в виде моносахаридов.

Высокомолекулярные углеводы и их производные чрезвычайно широко распространены в растениях. Одни входят, в основном, в состав клеточных оболочек, другие откладываются в качестве запасных веществ. Наиболее широко распространена целлюлоза, являющаяся главным компонентом стенок растительных клеток. Ей сопутствуют обычно гемицеллюлозы. Пектиновые вещества входят в состав клеточных стенок, заполняя промежутки между соседними клетками, склеивая их между собой. Кроме того, пектины участвуют в механизме роста молодых тканей. Крахмал и инулин -это запасные вещества. С содержанием пентозанов связаны такие физиологические свойства растений, такие как устойчивость к морозу и засухе [3].

Также высокомолекулярные и низкомолекулярные углеводы являются продуктом жизнедеятельности человеческого и животного организма. У некоторых родов и видов растений углеводы накапливаются в очень больших количествах, особенно в семействе виноградовника.

Содержание того или иного углевода изменяется в зависимости от условий произрастания, а также зависит от возраста растений. Учитывая эту аномалию, мы исследовали углеводы в процессе созревания семян и определили динамику накопления этих соединений в процессе созревания.

Для исследования углеводов плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. использовали плоды собранные в Файзабадском районе Республики Таджикистан. Плоды отделили от семян с целью определения полисахаридных комплексов. Для достижения поставленной цели первоначально извлекли масло гексаном. Затем для удаления липидов семена двукратно экстрагировали очищенным хлороформом при комнатной температуре. После этого исследовали полисахариды, экстрагируемые из сырья горячей водой (2 г); ПСК осаждали этанолом.

Содержание полисахаридных комплексов (в % от веса воздушно-сухого сырья) и их количественный состав приведены в табл. 1.

Таблица 1

Полисахаридные комплексы состава плодов Аmpelopsis vitifolia

(Вoiss.) Рlanch., произрастающего в Таджикистане

Объект исследования

Выход

ПСК

Содержание в ПСК, %

нейтральных сахаров

в том числе свободных сахаров

Плоды (мякоть) (I)

9.20

19.50

5.3

Семена (II)

1.35

6.25

0.68

Плоды (мякоть), очищенные

хлороформом (III)

12.30

20.70

6.1

Семена, очищенные

хлороформом (IV)

1.73

5.90

0.59

Как видно из табл. 1, наибольший выход ПСК наблюдается в плодах. Очистка хлороформом также увеличивает выход ПСК. Наибольшее содержание в ПСК нейтральных сахаров отмечено в мякоти (20.7%). Предварительная обработка сырья хлороформом не изменяет содержания нейтральных сахаров в ПСК.

Далее мы изучали ПСК из очищенного сырья. Полисахаридные комплексы представляют собой порошкообразные вещества, растворимые в воде, и нерастворимые в органических растворителях. Выделенные ПСК в своём составе не содержат крахмала, о чем свидетельствует отрицательная реакция с йодом.

Для изучения полисахаридного состава полученные продукты подвергли гидролизу согласно методике [4]. Полученные гидролизаты выделяли методом соскабливания с хроматографических пластинок.

Наиболее общий классический метод количественного определения сахаров, обладающих свободной альдегидной или кетоновой группой, основан на их способности восстанавливать в щелочной среде сернокислую медь в закись меди и учете последней. Дисахариды определяют тем же методом, но лишь после их гидролиза. Для определения моносахаридов в последнее время используют хроматографические методы анализа, такие как: бумажная хроматография (БХ), тонкослойная хроматография (ТСХ) и газожидкостная хроматография (ГЖХ) [5]. Эффективность и преимущество хроматографических методов заключается в том, что при хроматографическом анализе БХ и ТСХ не наблюдаются изменения молекулярного состава изучаемых моносахаридов. Также полученный продукт является гомогенным, что не затрудняет дальнейших исследований при идентификации. Учитывая это в нашем случае для выделения и идентификации моносахаридов использовали метод БХ. Для извлечения сахаров плоды измельчили и приготовили водную вытяжку. Приготовленную вытяжку отфильтровали и концентрировали до минимального объема.

С целью выделения и расфракционирования сахаров использовали систему, состоящую из воды - бутанола в соотношении 2:1.

Водная фаза неподвижна, так как вода прочно удерживается фильтровальной бумагой, а фаза органического растворителя - подвижна. При этом сахар распределяется между водой и растворителем в соответствии с величиной их коэффициентов распределения, которые у различных сахаров неодинаковы, что позволяет разделять смесь сахаров.

Для идентификации сахаров вместе с испытуемой смесью в тех же условиях хроматографировали искусственно составленную смесь чистых сахаров - эталонов. Здесь следует отметить, что скорость движения исследуемых моносахаридов на бумаге зависит от коэффициентов их распределения.

После хроматографирования определили коэффициенты распределения выделяющихся компонентов состава полученной вытяжки, содержащей сахары и сравнивали с коэффициентами распределения использованных эталонов. Таким образом хроматографировали несколько раз, а затем по отдельности вырезали компоненты из хроматографической бумаги в соответствии с их коэффициентами распределения.

Далее отрезанные полоски, содержащие моносахариды, элюировали водой. Элюаты упаривали на роторном испарителе и получили кристаллические продукты.

Для определения гомогенности в полученных продуктов их перекристаллизовали диэтиловым эфиром, высушивали и определяли их температуру плавления. Величина коэффициента распределения (по сравнению с эталоном) и температура плавления свидетельствует о том, что выделенными моносахаридами являются: глюкоза (R_f = 0,18), фруктоза (R_f = 0,23), сахароза (R_f = 0,14), и рибоза (R_f = 0,31).

Также при идентификации моносахаридов и полисахаридных комплексов нами был впервые использован метод рентгенофазового анализа. Рентгенофазовый анализ проводили в соответствии с методикой [6].

Штрихрентгенограмма и межплоскостные расстояния рентгенограмм некоторых углеводов (моносахаридов) состава плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. приведены в таблице 2 и на рисунке 1.

1-глюкоза; 2-фруктоза; 3-маннат; 4-галактоза.

Таблица 2

Межплоскостные расстояния рентгенограмм некоторых углеводов (моносахаридов) состава плодов виноградовника виноградолистного - Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch., произрастающего в Таджикистане

Глюкоза

Фруктоза

Маннат

Галактоза

Смесь углеводов

№

J

d (Å)

№

J

d (Å)

№

J

d (Å)

№

J

d (Å)

№

J

d (Å)

1

10

5.573

1

70

4.395

1

50

4.058

1

7

3.528

1

5

2.813

2

40

5.277

2

60

3.575

2

40

3.453

2

9

3.266

2

3

2.298

3

25

5.155

3

100

3.466

3

70

2.902

3

15

3.131

3

2

1.709

4

20

5.067

4

10

3.238

4

10

2.714

4

10

3.048

4

50

1.326

5

30

4.920

5

10

2.998

5

20

2.494

5

12

2.940

5

45

1.317

6

15

4.040

6

30

2.813

6

20

2.298

6

8

2.912

6

8

1.234

7

20

3.643

7

15

2.563

7

30

2.127

7

17

2.848

-

-

-

8

30

3.561

8

20

2.404

8

100

2.040

8

100

2.779

-

-

-

9

7

3.375

9

25

2.156

9

60

1.964

9

47

2.722

-

-

-

10

20

3.320

10

30

1.960

10

30

1.866

10

5

2.468

-

-

-

11

10

2.955

11

15

1.800

11

20

1.758

11

2

2.448

-

-

-

12

100

2.884

12

10

1.689

12

20

1.715

12

50

2.237

-

-

-

13

5

2.698

-

-

-

13

15

1.650

13

2

2.160

-

-

-

14

15

2.461

-

-

-

14

10

1.605

14

5

2.107

-

-

-

15

10

2.334

-

-

-

15

5

1.527

15

3

1.972

-

-

-

16

5

2.206

-

-

-

-

-

-

16

12

1.941

-

-

-

17

60

2.170

-

-

-

-

-

-

17

20

1.895

-

-

-

18

20

1.997

-

-

-

-

-

-

18

10

1.876

-

-

-

19

10

1.814

-

-

-

-

-

-

19

10

1.855

-

-

-

20

10

1.626

-

-

-

-

-

-

20

12

1.771

-

-

-

21

15

1.555

-

-

-

-

-

-

21

2

1.636

-

-

-

22

20

1.483

-

-

-

-

-

-

22

3

1.479

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

23

2

1.462

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

24

5

1.402

-

-

-

Как видно из рентгенофазового анализа этот метод для идентификации углеводов являются весьма эффективным.

Э к с п е р и м е н т а л ь н а я ч а с т ь

Для определения ПСК семена Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. высушивали по методу, описанному в работе 6. Из полученного сухого сырья брали по 20 г из каждого образца (I образец - мякоть, II образец - семена) и измельчали в кофемолке. Полученные продукты сначала экстрагировали (холодная экстракция) гексаном, а затем двукратно хлороформом.

Затем продукты сушили в сушильном шкафу при температуре 50-60^оС в течение 5 ч. Образцы отдельно поместили в аппарат «Сокслета» и экстрагировали горячей водой в течение двух часов. Получили 2 г продукта из первого образца и 0.53 г из второго образца.

Далее, в целях очистки и разделения ПСК, из полученных образцов приготовили колонку (60 х 3 см) для хроматографирования по методике, приведенной в 4. Колонку заправили целлюлозой марки ДЭАЭ (диаметр 0.1-0.3 мм) и последовательно элюировали водой, 1 М (NH₄)₂CO_3, 0.2 н NaOH. Водные элюаты выпаривали до сиропа и осаждали этанолом. Выход - 12% (нейтральная фракция).

Щелочные элюаты, диализированные против воды, осаждали этанолом. Выход кислого полисахарида, полученного элюированием 1 М раствора (NH₄)₂CO_{3 ,} составил 23% (I). Полисахариды, элюируемые 0.2 н щелочью составили 43% .

После фракционирования полисахаридного состава полученные продукты подвергли гидролизу, согласно методике 4. Полученные гидролизаты, выделяемые методом соскабливания с хроматографических пластинок, идентифицировали физико-химическими методами. Содержание компонентов, полученных гидролизом, приведено в табл. 3.

Аналогичные эксперименты провели с другими образцами исследуемого объекта (табл. 3)

Таблица 3

Хроматографическая характеристика состава полисахаридного комплекса

Образцы

нейтральной фракции

Содержание, %

Элюат

Состав гидролизата

Соотношение компонентов в гидролизате

I

23

1 М (NH₄)₂CO₃

GalUA - Rha - Ara - Xyl - Man - Gic - Gal - X

11 : 10 : 2.4 : 2 : 2.4 : 13.2 : 1

II

43

0.2 н КOH

Gal - GalUA - Ara - Xyl - Man

60 : 38 : 0.5 : следы : следы

Примечание: Х - неидентифицированный сахар, GalUA - галактурованная кислота, Rha - раминоза, Ara - арабиноза, Xyl - ксилоза, Man - маннат, Gic - глюкоза, Gal - галактоза.

Для определения моносахаридов использовали метод бумажной хроматографии согласно методике 7.

Бумажнохроматографический анализ проводили при t=23-25^оС. Для хроматографирования использовали бумагу марки «Медленной» производства Ленинград. Её порезали полосками 6 см шириной и 50 см длиной. При разделении моносахаридов использовали систему вода - бутанол (2:1). Каждую полоску бумаги карандашом разделили вдоль пополам. На левую половину нанесили смесь полученного моносахарида. На другую полосу нанесили смесь эталонов.

Раствор смеси сахаров (эталонов) явился 2 %. Из этой смеси брали 5 мл для анализа. Приготовленные образцы наносили на хроматограмму по 0.03 мл. Хроматограмму вставляли на 24 часа. Для определения коэффициента распределения и обнаружения пятен в качестве проявителя использовали раствор анилфтолата (1.66 г фталевой кислоты растворяли в 95 мл н-бутанола, добавляли 0.93 г перегнанного анилина и доводили объем до 100 мл) и мочевины (5 г мочевины растворяли в 100 мл 96% этанола и к раствору добавляли 20 мл 2 н раствора HCl). Каждым из проявителей опрыскивали отдельные хроматограммы и затем высушивали в течение 10 мин. при температуре 100-120^оС. После такой обработки моносахариды, относящиеся к алдозам проявляются анилфтолатом, а моносахариды, относящиеся к кетозам, проявляются раствором мочевины.

Выделенные компоненты, проявленные анилфтолатом и мочевинной элюировали дистиллированной воды согласно коэффициенту распределенния эталонов. Элюат упаривали в роторном испарителе и получали моносахариды в кристаллическом виде. Полученные моносахариды перекристаллизовали диэтиловым эфиром с целью удаления сопутствующих примесей.

Выделенные моносахариды идентифицировали по значениям коэффициентов распределения с эталонами и температурой плавления. Также при идентификации мономеров полисахаридных комплексов и моносахаридов состава плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch., использовали метод рентгенофазового анализа.

Рентгенофазовый анализ проводился с помощью дифрактометра Дрон-2 (Си К_α излучение) при комнатной температуре. Интенсивность рефлексов (J) рентгенограммы определялась по величине площадей пиков по 100-бальной шкале. После измерения угла отражения (θ) в градусах, межплоскостные расстояния (d, Å) находились в соответствующих таблицах и справочниках 8, 9 (таблице 2 и рисунке 1).

Условия определения моносахаридов состава плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch., приведены в табл. 4.

Таблица 4

Моносахаридный состав плодов Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch.

Навеска исследу-емого

образца (г)

Навеска после обра-ботки водой

Сумма моносаха-ридного

состава в %

Содержание идентифицированных моносахаридов в %

Глюкоза

Фруктоза

Сахароза

Рибоза

неиден-тифици-рованный моносахаридов

50

46.35

5.23

84.70

14.30

0.37

0.17

0.46

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Шарапов Н.И. Химизм растений и климат. - М.: Л., 1954, 209 с.

2. Ходжиматов М. Дикорастущие лекарственные растения Таджикистана. - Душанбе: Ирфон, 1982, 390 с.

3. Методы биохимического исследования растений. Под. ред. Ермакова А.И., Изд. «Наука». Л., 1987, 431 с.

4. Калинкина Г.И. - Журн. Химия природных соединений, т.1, Ташкент: ФАН, 1989, с. 136-137.

5. Методы исследования углеводов / Пер. с англ. В.А.Несмеянова; Под ред. А.Я.Хорлина -М: Мир:, 1975. -445 с.

6. Калинкина Г.И. Новые лекарственные препараты из растений. - Томск 1986, 73 с.

7. Пономарёва Н.П.//Биохимические методы анализа плодов. -Кишинев, 1984. -с. 6-7.

8. Гиллер Я.Л. Таблицы межплоскостных расстояний. Т.II, «Недра», М., 1966.

9. Ковба Л.М. Рентгенография в неорганической химии. МГУ, М., 1991.

А.Х.Зумратов, Д.Э.Иброгимов, ^*Ш.Х.Холиќов, И.Б.Шоймуродов, Т.Раљабї

ТАЊЛИЛИ РЕНТГЕНОФАЗАВЇ ВА ТАЊЌИЌИ АНГИШТОБЊОИ МЕВАИ Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch., ки дар ТОЉИКИСТОН афзоиш ва инкишоф меёбад

Донишгоњи техникии Тољикистон ба номи М.С.Осимї,

^*Донишгоњи миллии Тољикистон

Дар маќола ангиштобњои таркиби меваи Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. мавриди тањќиќ ва омўзиш ќарор гирифтааст. Тавассути тариќањои хроматографї моносахаридњо ва полисахаридњои он муайян карда шудааст. Инчунин дар раванди идентификатсияи мономерњои комплексњои полисахаридї ва моносахаридњо тањлили рентгенофазавї истифода гардидааст. Натиљањои тањлил аз он гувоњї доданд, ки ин усул барои идентификатсияи ангиштобњо самарабахш ва ќуллай мебошад.

Оиди мављудияти пайвастагињои мазкур дар таркиби меваи Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. бори нахуст маълумот дода шудааст.

Калимањои калидї: ангиштобњо - Аmpelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. - комплесњои полисахаридї - моносахаридњо - хроматографї - тањлили рентгенофазавї.

A.Kh.Zumratov, D.E.Ibragimov, ^*Sh.Kh.Khalikov, I.B.Shoymurodov, T.Radjabi

RENTGENOFAZOVYY ANALYSIS AND STUDIES SOME CARBOHYDRATE COMPOSITION FRUIT AMPELOPSIS VITIFOLIA (VOISS.) РLANCH.,

SPROUTING IN TAJIKISTAN

M.S.Osimi Tajik technical university,

^*Tajik national university

In this article, carbohydrates in the composition of Ampelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. are being analyzed and researched. By means of chromatography, the polysaccharides and monosaccharide of its composition have been determined. Also during the identification of monomers of complexes of polysaccharides and monosaccharide the X-ray layer treatment analysis has been used. The results of the analysis have shown that, this method of carbohydrates identification is effective and relatively easy.

It is the first time that any information about the existence of carbohydrates in the composition of Ampelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. has been given.

Key words: carbohydrates - Ampelopsis vitifolia (Вoiss.) Рlanch. - complexes of polysaccharides - monosaccharide - chromatography - X-ray layer treatment analysis.

1Адрес для корреспонденции: Зумратов Азизбек Холмуродович, 734042, Республика Таджикистан,

г. Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. E-mail: [email protected]

9