Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
«Средняя школа № 64» г. Красноярска
Использование гречихи посевной в качестве лекарственного растительного сырья для получения рутина
Выполнила: , 10 класс Руководитель: , учитель биологии
Консультант: , профессор Красноярского государственного аграрного университета, доктор биологических наук
Красноярск, 2016
Аннотация
Красноярск, МБОУ «СШ № 64», 10 класс
«Использование гречихи посевной в качестве лекарственного растительного сырья для получения рутина»
Руководитель: , школа № 64, учитель биологии.
Науч. руководитель: , д-р биол. н., профессор КрасГАУ
Самым известным из флавоноидов, оказывающим благотворное действие на многие жизненные процессы в организме, является рутин (витамин Р). В нашей стране имеется проблема в его получении из-за отсутствия сырьевой базы. В гречихе посевной выявлено высокое содержание флавоноидов, в т. ч. рутина. Поэтому тема исследования содержания рутина в растительном сырье возделываемых и селекционных образцов гречихи является актуальной.
Цель исследований: выявление перспективных образцов гречихи для селекции и промышленного получения рутина.
Задачи:
провести сравнительный анализ исследуемых образцов по содержанию рутина;
выделить из изучаемых образцов гречихи формы с более высоким содержанием рутина;
выделить исходный материал с высоким содержанием рутина для использования в селекции.
Методы проведенных исследований: эксперимент (отбор растительных проб), аналитический, сравнение, статистический.
Основные результаты исследования (научные, практические): выявлено, что в Красноярской лесостепи изучаемые образцы гречихи содержат достаточное количество рутина в растительном сырье даже во время уборки. Поэтому возможно его использование для промышленного получения рутина, не требуя дополнительных затрат на сбор растительного сырья во время цветения и ненужно засевать дополнительные площади для этих целей.
Содержание
Введение 4
1. Исходный материал и методика исследований 8
2. Результаты исследований 10
Заключение 13
Литература 14
Введение
В настоящее время особое место на фармацевтическом рынке занимают лекарственные препараты растительного происхождения, содержащие флавоноиды [1, 3, 4, 6]. Одним из важнейших свойств флавоноидов является способность повышать прочность стенок капилляров (Р - витаминная активность) за счет антиоксидантного действия, что важно при лечении хронической венозной недостаточности, гипертонии и других сердечно-сосудистых заболеваний, связанных с увеличением проницаемости кровеносных капилляров, благодаря этому предотвращается их ломкость [6; 9; 10].
Наиболее ярким представителем в данной группе веществ является рутин, который относится к группе витамина Р. Важно отметить, что рутин обладает не только выраженным капилляр укрепляющим, но и антиоксидантным, гепатопротекторным действием [5; 9]. Без рутина не усваивается витамин С, он замедляет происходящие в организме человека процессы старения. А еще он содействует нормальному уровню давления. Ожоги и раны заживают быстрее. При наличии в человеческом организме в нормальных количествах витамина Р, люди становится активными и бодрыми [13]. Рутин способен восстанавливать нарушенные функции сердца, уменьшает отмирание тканей при обморожениях, может быть рекомендован работникам, контактирующим с радиоактивными веществами и рентгеновскими лучами, так как снижает их вредное воздействие [12].
На данный момент основным источником получения рутина является софора японская. Содержание рутина в бутонах софоры японской составляет 13-30% что является самым высоким из всех известных растительных источников, содержащих рутин. Недостатком данного источника сырья является распространение культуры только в отдельных южных районах (Китай, Средняя Азия, Ближний Восток) и использование ручной сборки цветочных бутонов, что приводит к высокой себестоимости рутина из софоры японской и не позволяет получать его в количествах, необходимых для покрытия потребностей медицины [14].
В нашей стране отсутствует сырьевая база данного растения, поэтому потребность в нем восполняется за счет импорта из Германии и Бразилии. По этой причине до настоящего момента рутин поступает на отечественный фармацевтический рынок из-за рубежа. В связи с этим изыскание новых эффективных и экономически выгодных источников рутина одна из актуальных задач медицинской промышленности. В этом отношении большой интерес представляет трава гречихи посевной, содержащая рутин и другие флавоноиды и широко культивируемая в РФ [10]. Установлено, что больше всего рутина в природе встречается в гречихе в фазу массового цветения – начала плодоношения. В цветущих побегах гречихи в качестве основного компонента содержится до 3-5% рутина, а также сопутствующие ему другие флавоноиды, в частности, кверцетин и изокверцитрин [9; 10; 13].
При производстве гречихи образуются значительные объемы отходов (вторичные ресурсы) в виде соломы и плодовых оболочек (шелуха), которые до сих пор не находят эффективного применения. Доля соломы в общей надземной массе растения зависит от сорта и составляет 40-60 %, шелуха – 20-30 % (от массы зерна). Солома, как правило, измельчается и остается на полях или сжигается. Шелуха используется крупозаводами как топливо, а в последнее время применяется в качестве наполнителя для подушек. Следовательно, большой практической интерес представляет вегетативная масса гречихи [Клыков, 2013]. Исследовано влияние экологических условий на содержание рутина в надземной массе F. esculentum культивируемой в разных регионах России.
В России ведутся работы по исследованию растительного сырья гречихи. По данным , , [2], содержание рутина в зелёной массе гречихи, выращенной в условиях Самарской области, составляет 2,50-3,70 %. По данным , и [11], в качестве сырья для производства рутина в нашей стране допущен к использованию с 2008 г. первый сорт гречихи с повышенным содержанием рутина - Башкирская красностебельная. Выявлены перспективные виды и сорта гречихи для селекции и промышленного получения рутина.
В результате проведенных исследований травы гречихи посевной выявлено высокое содержание флавоноидов (до 6,50 %) и доминирующего флавоноида - рутина (до 3,10%). Данное сырье может быть использовано как в качестве источника для получения импортозамещающих флавоноидных препаратов, так и в качестве отечественного источника рутина. Результаты сравнительных исследований показали, что образец рутина, полученный из травы гречихи посевной, не уступает по показателям качества образцу рутина импортного производителя (Merck) [4].
[7; 8] установлено, что в видах F. esculentum, F. tataricum, F. cymosum наибольшее количество рутина содержится в цветках (4,7-6,3%), несколько меньше в листьях (2,8-4,8%) и минимальное - в корнях (0,3-0,8%).
Принимая во внимание высокую востребованность отечественного сырья для получения рутина, недостаточную изученность зеленой массы гречихи в Красноярской лесостепи по содержанию в ней рутина, ставится задача – исследовать имеющиеся образцы гречихи, выяснить их потенциал для рекомендации фармацевтической промышленности.
Цель: выявление перспективных образцов гречихи для селекции и промышленного получения рутина.
Задачи:
провести сравнительный анализ исследуемых образцов по содержанию рутина;
выделить из изучаемых образцов гречихи формы с более высоким содержанием рутина;
выделить перспективный исходный материал с высоким содержанием рутина для использования в селекционном процессе.
Данные исследования интересны с точки зрения познания роли флавоноидов для создания лекарственных препаратов, изучения методики определения рутина. Полученный материал интересен для выявления биологического потенциала гречихи посевной в качестве источника для получения импортозамещающих флавоноидных препаратов, так и в качестве отечественного источника рутина.
1. Исходный материал и методика исследований
Исследования проводились в лаборатории генетики и селекции сельскохозяйственных культур кафедры ботаники, физиологии и защиты растений Красноярского ГАУ в 2016 году.
Материалом для изучения служили 7 селекционных образцов гречихи: 10, 11, 12, 15, 16, 17, 29. Отборы образцов проводили во время уборки гречихи.
Для оценки количественного содержания рутина, содержащегося в траве гречихи посевной, был использован метод спектрофотометрии [2]. Брали около 1 г (точная навеска) воздушно-сухого образца измельченного сырья с размером частиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1 мм, помещали в колбу с притертой крышкой емкостью 100 мл, добавляли 40 мл 70% этилового спирта. Колбу взвешивали на весах с точностью до 0,01 г и присоединяли к обратному холодильнику. Экстракцию осуществляли при нагревании на кипящей водяной бане в течение 60 мин. После экстракции извлечение охлаждали и отфильтровывали через бумажный фильтр с красной полосой. Извлечение доводили на весах до первоначальной массы 70% этиловым спиртом. 1 мл. полученного извлечения (1:40) переносили в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводили 70% этиловым спиртом до метки (раствор А). 5 мл раствора А вводили в спектрофотометр «КФК-3». Выявление анализируемого вещества проводили при аналитической длине волны 360нм (измерения проводились относительно контроля – 70% спирт, кюветы толщиной 10мм). Анализ осуществляли в трех повторностях.
Приготовление стандартного образца рутина.
Для построения градуировочного графика использовали стандартный раствор рутина, приготовленного на основе аскорутина. 1 таблетка аскорутина содержит аскорбиновой кислоты 50 мг, рутозида (рутина) 50 мг Около 0,025 г (точная навеска) рутина помещали в мерную колбу на 50 мл, растворяли в 30 мл 70% этилового спирта при нагревании на водяной бане. После растворения содержимое колбы охлаждали до комнатной температуры и доводили 70% этиловым спиртом до метки (раствор А). Содержание рутина в процентах (Х) вычисляли по формуле:
Х=С х 100 / Н, где
С – концентрация рутина в мг;
Н – навеска в граммах;
100 – коэффициент перевода в проценты.
2. Результаты исследований
Для построения градуировочного графика готовили стандартный раствор с разными концентрациями.
Затем определяли оптическую плотность стандартного раствора рутина при данных концентрациях. Оптическая плотность при длине волны 360 нм у стандартного раствора при подобранных концентрациях для семи точек была в диапазоне от 0,018 до 0,12 нм (таблица 1, рисунок 1).
Таблица 1
Оптическая плотность стандартного раствора при разных концентрациях рутина
№ точки | Концентрация рутина, мг | Оптическая плотность, нм (D) |
1 | 0,005 | 0,018 |
2 | 0,01 | 0,041 |
3 | 0,015 | 0,061 |
4 | 0,02 | 0,074 |
5 | 0,025 | 0,09 |
6 | 0,04 | 0,10 |
7 | 0,05 | 0,12 |
Рисунок 1 – Оптическая плотность стандартного раствора при разных концентрациях рутина
Измерения раствора проб растительных образцов гречихи показало на спектрофотометре следующую оптическую плотность (рисунок 2). Наибольшая оптическая плотность была у 29 и 10 образца, наименьшая - у 17 и 12.
Рисунок 2 –Оптическая плотность проб растительных образцов гречихи (D1), нм
Зная оптическую плотность анализируемых образцов гречихи, на готовом графике (1) с концентрациями стандартного раствора рутина, мы нашли значение концентраций рутина в изучаемых образцах гречихи (рисунок 3).
Рисунок 3 – Оптическая плотность растительных проб образцов гречихи с концентрацией и оптической плотностью стандартного раствора
Содержание рутина в анализируемых образцах гречихи варьировало с 1,7% (17 образец) до 4,6 % (29 образец) (рисунок 4).
Рисунок 4 – Содержание рутина в анализируемых образцах гречихи, %
Как видно из рисунка, изучаемые образцы содержат значительное количество рутина. Особый интерес представляют образцы гречихи: 29, 10, 11, 16.
Заключение
Результаты исследований показали, что изучаемые образцы гречихи имеют достаточное содержание рутина в надземной биомассе, которая не используется в нашей стране.
Преимуществом гречихи в сравнении с софорой японской является более широкое районирование данной культуры, занимаемая под нею площадь в России составляет около 1 млн. га. Существует возможность механизированной заготовки сырья. Поэтому необходимо использовать вегетативную биомассу для заготовки лекарственного сырья для производства рутина.
Литература
1. Трава гречихи как потенциальный источник рутина / // Аспирантские чтения Поволжья: сб. науч. тр. – Самара, 2007. – С. 184-191.
2. Качественный и количественный анализ флавоноидов травы гречихи посевной / , , // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2010. – № 1(8). - Т. 12. - С. 2011-2014.
3. Трава гречихи посевной – перспективный источник капиллярукрепляющих и антиоксидантных лекарственных средств/ // XV Всероссийская научно-практическая конференция «Молодые ученые в медицине»: тез. докл. – Казань, 2010. – С. 245.
4. Фармакогностическое исследование травы гречихи посевной (Fagopyrum sagittatum Gilib.): автореф. дис. … канд. фармацевтических наук / . – Самара, 2011. – 25с.
5. Государственный реестр лекарственных средств. - Том I. Официальное издание. – М., 2008. – 1398 с
6. Препараты растительного происхождения при хронической венозной недостаточности / // Новая аптека. - 2006. - № 4. - С. 11-12.
7. Изучение исходного материала гречихи с целью создания сортов с высоким содержанием рутина: автореф. дис. … канд. с.-х. наук / . - Благовещенск, 2000. – 15 с.
8. Биологические ресурсы видов рода Fagopyrum Mill. (Гречиха) на Российском Дальнем Востоке (таксономия, химический состав, возможности использования, культивирование): автореф. дис. … д. - ра биол. наук / . – Владивосток, 2013. – 46с.
9. Биологическая активность растительных источников флавоноидов / [и др.] // Фармация. - 2006. - Т. 54/ - № 3. - С. 17- 18.
10. Фармакогнозия: Учебник для студентов фармацевтических вузов (факультетов) / . – 2-е изд., перераб. и доп. – Самара: ; ГОУ ВПО «СамГМУ Росздрава», 2007. - 1239с.
11. Производство гречихи в России: состояние и перспективы / , , // Земледелие. – 2012. – № 5. – С. 12–14.
12. Гречиха / . - М.: Колос, 1982. - 196с.
13. Где витамин рутин содержится - http:///publication/gde-vitamin-rutin-soderzhitsya-960.html.
14. http://bankpatentov. ru/node/274360.
