Исследование динамики содержания рутина в различных органах Fallopia convolvulus, показало, что наибольшее содержание рутина в репродуктивных органах и листьях (13,4−13,2 мг/г) отмечено в фазу бутонизации (табл.4).
Таблица 4. Динамика содержание рутина в различных органах Fallopia convolvulus, мг/г
Фаза вегетации | Орган, часть растения | |||
репродуктивные органы (цветки, зеленые плоды) | листья | стебли | надземная часть | |
Вегетативная | - | 6,1+0,1 | 4,1+0,1 | 4,7+0,1 |
Бутонизация | 13,4+0,2 | 13,2+0,2 | 4,3+0,1 | 6,1+0,1 |
Цветение | 12,4+0,2 | 10,5+0,2 | 4,4+0,1 | 5,3+0,1 |
Плодоношение | 2,7+0,1 | 4,2+0,1 | 3,2+0,1 | 3,4+0,1 |
Сравнение полученных данных по содержанию рутина у видов F. tataricum, F. cymosum и F. esculentum с видами Aconogonon weyrichii, Reynoutria sachalinense, Fallopia convolvulus показало, перспективность видов Fagopyrum как источников данного флавоноида.
6.2. Динамика накопления рутина в различных органах растений трех видов рода Fagopyrum в процессе онтогенеза
Содержание рутина в вегетативных, генеративных органах, корнях F. esculentum (сорт Изумруд из России), F. tataricum (образец к-62 из Канады) и F. cymosum (образец к-4231 из Индии) в течение вегетации изменяется, с ранних этапов развития растений (рис. 6).
Наибольшее количество рутина у всех изученных образцов обнаружено в цветках (47−63 мг/г), значительно меньшее − в стеблях (6–14 мг/г) и минимальное в корнях (3−8 мг/г). Максимальное количество рутина в листьях у F. esculentum отмечено в фазу бутонизации (46 мг/г), у F. tataricum − в начале цветения (48 мг/г), минимальное − в период плодообразования (28 мг/г), а также в начале вегетации и в период плодообразования (30 и 31 мг/г соответственно).
Содержание рутина в стебле у изученных видов составило не более 14 мг/г, и динамика его изменения в течение вегетации выражена слабо. Минимальное содержание рутина (6 мг/г) отмечено в стеблях F. cymosum в начале вегетации, максимальное (13−14 мг/г) в стеблях − F. esculentum и F. tataricum в эту же фенофазу.
Установлено, что содержание рутина в надземной части изученных видов рода Fagopyrum было 19−41 мг/г и заметно изменялось в течение периода вегетации. Наибольшее количество отмечено в фазу массового цветения у F. esculentum (38 мг/г) и F. cymosum (37 мг/г) и в фазу начала цветения у F. tataricum (41 мг/г).
Для установления оптимального срока сбора сырья, в который можно получить наибольшее количество рутина из надземной массы изучаемых видов, был проведен расчет выхода рутина (табл. 5).
Максимальное количество рутина (1170,7 г/100 м2) можно получить из надземной массы F. tataricum в фазу массового цветения. Содержание рутина в сухом сырье в эту фенофазу достаточно высокое (39 мг/г), а урожайность сухой надземной массы в этот период составила 300,2 г/м2.
Близкие показатели выхода рутина отмечены в эту же фазу развития для F. cymosum (1154,7 г/100 м2) и F. esculentum (1094,7 г/100 м2).В период плодообразования растений также обнаружен высокий выход рутина в надземной массе F. tataricum (1040,7 г/100 м2) и F. cymosum (1082,6 г/100 м2).
Таким образом, заготовку сырья (надземной массы) у изученных видов Fagopyrum целесообразно проводить в фазу массового цветения растений и в этот период можно получить наибольшее количество рутина.
F. esculentum
F. tataricum
F. cymosum
1 − начало вегетации; 2 − бутонизация; 3 − начало цветения; 4 − массовое цветение;
5 − плодообразование
Рис. 6. Динамика содержания рутина в различных органах трех видов Fagopyrum (* − различия достоверны при p < 0,05 по сравнению с фазой начало вегетации;
** − различия достоверны в репродуктивных органах при p < 0,05 по сравнению с фазой бутонизация)
Таблица 5. Урожайность надземной массы и выход рутина у трех видов Fagopyrum в разные фазы развития растений
Вид | Фаза развития | Урожайность надземной массы, г/ м2 | Рутин, г/100 м2 |
F. esculentum | начало вегетации | 48,1+8,0 | 120,2+1,8 |
бутонизация | 84,3+4,2 | 252,9+2,6 | |
начало цветения | 168,2+10,3 | 622,3+5,0 | |
массовое цветение | 288,1+13,4 | 1094,7+7,1 | |
плодообразование | 382,1+16,2 | 840,6+5,4 | |
F. tataricum | начало вегетации | 36,5+2,9 | 83,9+0,9 |
бутонизация | 144,2+10,1 | 461,4+4,2 | |
начало цветения | 180,1+11,4 | 738,4+5,4 | |
массовое цветение | 300,2+15,2 | 1170,7+8,3 | |
плодообразование | 400,3+17,6 | 1040,7+8,1 | |
F. cymosum | начало вегетации | 24,7+2,1 | 46,9+0,6 |
бутонизация | 228,2+12,3 | 661,7+5,8 | |
начало цветения | 288,1+13,9 | 1008,3+7,3 | |
массовое цветение | 312,1+14,8 | 1154,7+8,3 | |
плодообразование | 492,1+18,7 | 1082,6+7,9 |
6.3. Влияние способов сушки и сроков хранения на содержание рутина
Нашими исследованиями выявлено изменение количества рутина в надземной массе F. esculentum и F. tataricum при разных способах сушки. В свежих растениях содержится наиболее высокое количество рутина (рис.7). 
1 − контроль (свежие растения), 2 − воздушно-солнечная сушка, 3 − воздушно-теневая сушка
Рис. 7. Влияние способа сушки на содержание рутина в надземной массе двух видов Fagopyrum (* − различия достоверны при p < 0,05 по сравнению с контролем)
При воздушно-теневой сушке в проветриваемом помещении содержание рутина снижается у растений F. esculentum до 36 мг/г, у F. tataricum до 39 мг/г, а наибольшее его снижение отмечено при воздушно-солнечной сушке. В производственных условиях для сушки больших объемов лекарственного сырья используют напольные или туннельные сушилки активного вентилирования (Терехин, Вандышев, 2008).
Глава 7. Влияние культивирования на содержание рутина в надземной массе Fagopyrum esculentum и Fagopyrum tataricum в условиях приморского края
7.1. Влияние технологических приемов культивирования на содержание рутина в надземной массе Fagopyrum esculentum и Fagopyrum tataricum
Создание новых сортов F. esculentum с высоким содержанием рутина и разработка технологии их культивирования, обеспечивающей увеличение надземной массы и количества этого ценного флавоноида, даст возможность создать устойчивую сырьевую базу для производства отечественного экономически выгодного лекарственного сырья. Поэтому изучение разных технологических приемов, влияющих на накопление рутина, представляет практический интерес.
В наших исследованиях (1997−2000 гг.) посев F. esculentum проводился 30 мая, 15 и 30 июня, 15 и 30 июля. Максимальное количество рутина (37 мг/г) отмечено при посеве 15 июля, а при посеве 30 июля его содержание не превышало 34 мг/г (рис.8).
Рис. 8. Влияние сроков посева на накопление рутина в надземной массе F. esculentum в фазу массового цветения (* − различия достоверны при p < 0,05 по сравнению с вариантом 30 мая)
Высокая урожайность зеленой массы (2,2 кг/м2) и сухого вещества (300 г/м2) формируется при посеве 30 июня. Поэтому в условиях Приморского края посев F. esculentum с целью использования в качестве сырья для получения рутина целесообразно проводить с 30 июня по 15 июля. У F. esculentum отмечено, что наибольшее количество растений с преобладанием красной окраски формируется в широкорядных посевах с междурядьем 45 см при норме высева 1,0 и 1,5 млн. шт./га (рис.9).
Рис. 9. Соотношение окраски растений F. esculentum (сорт Изумруд) при разных способах посева и норме высева семян
Выявлено, что красную окраску имеют растения только хорошо освещенной части посевов, а в загущенных посевах с междурядьями 15 см, нормой высева 2,0−3,0 млн. всхожих семян на гектар, растения были с зелено-красной и зеленой окраской, что сопровождалось снижением содержания рутина в надземной массе F. esculentum. Можно полагать, что одним из факторов, влияющим на образование флавоноидов (рутина), является свет. Все это свидетельствует о важном значении экологических факторов (освещенности, комплекса агрометеорологических условий при разных сроках посева) для накопления рутина в тканях растений.
Минеральные удобрения оказывают существенное влияние на содержание рутина в надземной массе у F. esculentum и F. tataricum (рис.10).
С увеличением доз азотных удобрений на фоне P60K60 снижается содержание рутина. Максимальное содержание рутина у F. tataricum (45 мг/г) и F. esculentum (39 мг/г) отмечается в растениях на фоне N30P60K60, минимальное – при N90P60K60 (34 и 33 мг/г соответственно). В зеленой массе гречихи минеральное питание в дозе N30 на фоне P60K60 положительно сказывается на концентрации рутина в течение всего периода вегетации.
В фазе цветения, когда особенно усиливается полифенольный обмен под влиянием минерального питания, в надземной массе F. esculentum и F. tataricum заметно возрастает содержание рутина. Увеличение доз азотных удобрений на фоне фосфорных и калийных повышает продуктивность зеленой массы и сухого вещества. Между содержанием рутина в надземной массе и азотом, внесенным в повышенных дозах N60 и N90 с минеральными удобрениями, установлена отрицательная корреляционная связь (г=-0,63).
Рис. 10. Дозы минеральных удобрений и содержание рутина в надземной массе F. esculentum и F. tataricum (* − различия достоверны при p < 0,05 по сравнению с контролем)
Это указывает на снижение биосинтеза рутина под действием повышенных доз азота. Вероятно, это обусловлено уменьшением потока фенилаланина из шикиматного пути в направлении флавоноидов из-за повышенного использования его в биосинтезе белков (Маргна и др., 1978, 1980).
Влияние микроэлементов (бор, медь, марганец, кобальт) на содержание рутина в надземной массе F. esculentum и F. tataricum показало, что наибольшее его количество (40 мг/г) отмечено у F. esculentum при обработке растений 0,05 %-ным раствором кобальта, у F. tataricum (43 мг/г) при обработке 0,05 %- ным раствором марганца (рис.11).
Рис. 11. Влияние микроэлементов на накопление рутина в надземной массе F. esculentum и F. tataricum (* − различия достоверны при p<0,05 по сравнению с контролем)
Внекорневые подкормки кобальтом и бором обеспечивают более интенсивный рост и увеличение биомассы и сухого вещества у F. esculentum, а у F. tataricum медью и марганцем.
Применение кобальта увеличивает активность полифенолоксидазы и пероксидазы, катализирующих образование и окисление хлорогеновой кислоты, которая используется в биосинтезе флавоноидов (Гриневич и др., 1973; Саблина, 1983).
7.2. Влияние биологически активных веществ на морфологические признаки и содержание рутина у Fagopyrum esculentum
Применение природных, экологически чистых биопрепаратов в сельском хозяйстве позволяет не только повысить продуктивность, защитить растения от болезней, но и получить экологически чистую, безопасную продукцию (Анисимов и др., 2005, 2007). Сведения о действии этанольных экстрактов морских водорослей и отдельных метаболитов водорослей на рост растений F. esculentum отсутствуют.
Исследования влияния биологически активных веществ (БАВ) из морских грибов и водорослей на продуктивность, морфологические признаки и содержание рутина у Fagopyrum esculentum проводились в 2005–2012 гг. За этот период было изучено 20 БАВ, полученных в Тихоокеанском институте биоорганической химии им. ДВО РАН.
Установлена сортовая специфичность F. esculentum по отношению к биологически активным веществам. Максимальное содержание рутина в проростках F. esculentum (сорт Изумруд) – 2,03 % по сравнению с контролем (1,44 %) было при действии виресценозида А из морского гриба Acremonium striatisporum КММ 4401 в концентрации 10–15 М. Наибольшее содержание рутина в надземной массе F. esculentum (сорт Изумруд) в фазе созревания (1,28 %, в контроле 1,20 %) было отмечено при опрыскивании растений суммой гликозидов из морского гриба Acremonium striatisporum КММ 4401 в концентрации 10–15 М. При обработке семян и опрыскивании всходов этанольным экстрактом из Costaria costata (сем. Laminariaceae) содержание рутина в надземной массе F. esculentum по сравнению с контролем увеличилось на 0,2 % и 0,3 % соответственно.
7.3. Культивирование Fagopyrum esculentum для получения надземной массы с повышенным содержанием рутина на юге Дальнего Востока
Технология культивирования должна способствовать максимальной реализации потенциала культуры, повышать качество продукции, путем создания благоприятных условий для роста и развития растений. В работе представлена технология культивирования F. esculentum с включением элементов и приемов технологии (срок посева, норма высева, минеральные удобрения, микроэлементы, биологически активные вещества) с целью получения сырья с высоким содержанием рутина в надземной массе. Полученные результаты исследований могут найти практическое применение при культивировании F. esculentum для получения рутина на юге Дальнего Востока.
Глава 8. Аспекты многопланового использования
Fagopyrum esculentum
8.1 Медоносные ресурсы Fagopyrum esculentum на Дальнем Востоке России
Среди возделываемых сельскохозяйственных культур F. esculentum является одним из важных медоносов. Сбор гречишного меда на Дальнем Востоке России с учетом площадей может составлять до 1248,9 тонн и более. За годы изучения высокая нектаропродуктивность выявлена у сорта Изумруд (содержание сахара в нектаре 100 цветков составила – 8,6 мг). На выделение нектара растений F. esculentum влияют сортовые особенности (окраска цветков) и предшественники в севообороте. Наибольшее количество сахара отмечено в цветках F. esculentum, посеянной после клевера лугового (Trifolium pratense L.).
8.2. Возможные способы получения рутина в фармацевтической промышленности
Растения рода Fagopyrum широко распространены, имеют достаточные сырьевые ресурсы, и, несмотря на проведенные ранее химико-фармакологические исследования, они не внедрены в официальную медицинскую практику (Анисимова, 2011). Приводятся сведения о возможных способах получения рутина в фармацевтической промышленности.
В работе представлены результаты исследований двух способов получения рутина из надземной массы F. esculentum (экстракция сырья 60 %-ным этиловым спиртом и водой). В результате экспериментов установлено, что максимальное извлечение рутина достигается экстракцией сырья 60 %-ным этанолом.
8.3. Перспективы использования отходов производства Fagopyrum esculentum
В процессе переработки зерна F. esculentum в крупу образуются отходы в виде плодовых оболочек (шелуха), которые в настоящее время сжигаются в котельных крупоперерабатывающих предприятий, что позволяет без использования покупного топлива практически полностью обеспечить технологическую потребность производства паром. Выход золы в среднем составляет около 2 %. Как показали результаты наших исследований, в золе содержится около 20 макро - и микроэлементов (калий, натрий, медь, серебро, кальций, магний, цинк, алюминий, марганец, железо, никель, хром, фосфор), необходимых для жизнедеятельности растений (Земнухова и др., 2004; Zemnukhova et al., 2004).
Исследованиями установлено, что использование золы из плодовых оболочек F. esculentum в качестве микроудобрений в количестве 10 кг/ц при предпосевной обработке семян увеличивает урожайность зерна гречихи в среднем на 20 % по сравнению с контролем. Зола из плодовых оболочек F. esculentum может найти практическое применение в качестве удобрения, и её можно использовать при производстве новых видов калийных или комплексных удобрений.
В последние годы в качестве пивоваренного сырья стали рассматривать гречиху, как в соложеном, так и в несоложеном виде. Перспективы ее использования связаны с уникальным химическим составом зерна, высокой биологической ценностью белков, почти полным отсутствием глютеновой фракции белка, высоким содержанием рутина. Все это позволяет создать на её основе продукты питания специального назначения, в том числе напитки.
Нами исследовано изменение амилолитической активности зерна в процессе солодоращения у сортов F. esculentum (Изумруд, При 345) при разной влажности зерна. Установлено, что высокая амилолитическая активность при 150С отмечена в зерне сортов Изумруд и При 345 через 3 суток проращивания при периодическом орошении зерна с влажностью на уровне 56–59 %. Визуально о степени проращивания зерна гречихи можно судить по длине ростков. При максимальном уровне амилолитической активности (3-суток проращивания) размер ростка был соизмерим с размером зерна. Этот визуальный критерий можно использовать для определения момента завершения процесса солодоращения гречихи (Троценко и др., 2010; 2012). Также в процессе изучения пригодности F. esculentum к солодоращению установлено, что в весенне-летний период способность к прорастанию выше, чем в осенне-зимний.
Глава 9. Экономическая эффективность производства рутина из зеленой массы и соломы Fagopyrum esculentum Moench
Одним из основных социально-экономических вопросов, решаемых на государственном уровне, является проблема обеспечения страны продуктами отечественного лекарственного производства, так как из всего объема поступающих лекарственных препаратов, более 90 % занимают препараты иностранного производства (Шишкова, 2007).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
