doi: 10.15389/agrobiology.2024.1.106rus
УДК 615.322:582.621:581.192
СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПОБЕГАХ Casuarina equisetifolia L.
Т.А. КРОЛЬ1 ✉, Д.Н. БАЛЕЕВ1, В.И. ОСИПОВ1, 2
Вид Casuarina equisetifolia L. широко используется в лесоводстве во многих странах с тропическим климатом. Известно, что экстракты из побегов C. еquisetifolia характеризуются высоким содержанием фенольных соединений, которые играют важную роль в процессах роста и развития растений, а также в адаптации к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды. Кроме того, они обладают противовирусной, антибактериальной, противовоспалительной, противоопухолевой, нейропротекторной и другими видами активности. В настоящей работе в побегах C. еquisetifolia впервые подробно исследован состав фенольных соединений, которые были представлены в основном мономерными эллаготаннинами. Нашей целью было изучение состава и содержания фенольных соединений в побегах Casuarina equisetifolia методом ультра-эффективной жидкостной хроматографии в комбинации с фотодиодным и масс-спектрометрическим детекторами (УЭЖХ-ДД-МС). Объектом исследования были зеленые однолетние фотосинтезирующие побеги дерева C. еquisetifolia, которое произрастает в оранжерее Ботанического сада Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР, г. Москва) в условиях защищенного грунта. Сбор образцов проводили в I декаде июля в 2019 году. Побеги замораживали, лиофильно высушивали и измельчали. Образец массой 15 мг экстрагировали 1 мл 80 % ацетона в течение 60 мин при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Экстракт центрифугировали в течение 20 мин при 14000 об/мин и упаривали досуха при 45 °С. Экстракцию образца повторяли еще 2 раза. Полученный сухой экстракт растворяли в 1 мл деионизированной воды в течение 60 мин, центрифугировали в течение 20 мин при 14000 об/мин, разбавляли в 5 раз деионизированной водой и фильтровали. Для анализа фенольных соединений использовали ультра-эффективную жидкостную хроматографическую систему (УЭЖХ, Acquity UPLC® 2.9.0, «Waters Corporation», США), которая включала фотодиодный детектор (190-500 нм) и тройной квадрупольный масс-спектрометр (Xevo TQ, «Waters Corporation», США). Разделение проводили на колонке Acquity UPLC® BEH Phenyl (2,1×100 мм, 1,7 мкм, «Waters Corporation», Ирландия). Полученные данные анализировали с использованием программы DataAnalysis 4.0. При идентификации фенольных соединений использовали данные масс-спектрометрии, определяя m/z значение иона [M-H]- и его фрагментов. Содержание различных классов фенольных соединений — галлоил-глюкоз, эллаготаннинов, конденсированных таннинов, флавоноидов (производных кверцетина и кемпферола) определяли методом мониторинга множественных реакций. В результате проведенных исследований в экстракте обнаружили 16 фенольных соединений, среди которых 14 относились к классу гидролизуемых таннинов, 2 — к классу флаван-3-олов. Установлено, что побеги C. еquisetifolia накапливают мономерные эллаготаннины с молекулярной массой от 784 до 1068 Да, имеющие в молекуле в качестве полиола циклическую или линейную форму глюкозы. Среди эллаготаннинов C. еquisetifolia впервые идентифицированы казуариин, два изомера педункулагина, страхиурин, чебулаговая кислота, казуаринин и казуариктин. Два соединения с молекулярной массой 1068 Да были предварительно идентифицированы как изомеры птерокаринина А. В побегах также были идентифицированы эллаговая кислота и ее производные: арабинозид эллаговой кислоты и рамнозид эллаговой кислоты. Общее содержание фенольных соединений составило 55 мг/г сухой массы. При этом основными фенольными соединениями были эллаготаннины, содержание которых достигало 42 мг/г, или 76 % от общего количества всех фенольных соединений. На долю галлоил-глюкоз и конденсированных таннинов приходилось по 10 % от общего количества всех фенольных соединений. Полученные данные свидетельствуют о возможном использовании побегов C. еquisetifolia в качестве исходного сырья для получения индивидуальных эллаготаннинов и изучения их противовирусной, противовоспалительной и противоопухолевой активности.
Ключевые слова: Casuarina equisetifolia L., ультра-эффективная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, фенольные соединения, гидролизуемые таннины, эллаготаннины.
T.A. Krol1 ✉, D.N. Baleev1, V.I. Ossipov1, 2
The species Casuarina equisetifolia L. is widely used in forestry in many countries with a tropical climate. Extracts from the shoots of C. equisetifolia are known to be rich in phenolic compounds which play an important role in plant growth and development, as well as in adaptation to abiotic and biotic environmental factors. Additionally, they exhibit antiviral, antibacterial, anti-inflammatory, anti-tumor, neuroprotective, and other activities. In this study, the composition of phenolic compounds primarily consisting of monomeric ellagitannins was comprehensively investigated for the first time in the shoots of C. equisetifolia. The aim of this study was to investigate the composition and content of phenolic compounds in C. equisetifolia shoots using ultra performance liquid chromatography coupled with photodiode and mass spectrometric detectors (UHPLC-PDA-MS). The study focused on the green one-year-old photosynthetic shoots of the C. equisetifolia tree grown in the greenhouse of the All-Russian Institute of Medicinal and Aromatic Plants (VILAR, Moscow). Samples were collected in the first decade of July 2019. The shoots were frozen, lyophilized, and ground. A 15 mg specimens were extracted with 1 ml of 80 % acetone for 60 min at room temperature with constant stirring. The extract was centrifuged for 20 min at 14000 rpm and evaporated to dryness at 45 °C. The extraction was repeated two more times. The resulting dry extract was dissolved in 1 ml of deionized water for 60 min, centrifuged for 20 min at 14000 rpm, diluted five times with deionized water, and filtered. An ultra-high performance liquid chromatographic system (UHPLC, Acquity UPLC® 2.9.0, Waters Corporation, USA) with a photodiode array detector (190-500 nm) and triple quadrupole mass spectrometer (Xevo TQ, Waters Corporation, USA) was used for the analysis of phenolic compounds. Separation was carried out in an Acquity UPLC® BEH Phenyl column (2.1×100 mm, 1.7 µm, Waters Corporation, Ireland). Data analysis was performed using the DataAnalysis 4.0 software. Phenolic compounds were identified based on mass spectrometry data by determining the m/z value of the [M-H] ion and its m/z fragments. The content of different classes of phenolic compounds such as gallolyl-glucoses, ellagitannins, condensed tannins, flavonoids (quercetin and kaempferol derivatives) was determined using multiple reaction monitoring. The extract was found to contain 16 phenolic compounds, with 14 belonging to the class of hydrolyzable tannins and 2 to the class of flavan-3-ols. It was discovered that C. equisetifolia shoots accumulate monomeric ellagitannins with molecular masses ranging from 784 to 1068 Da, containing glucose as a polyol in either cyclic or linear form. Among the ellagitannins of C. equisetifolia, casuarinin, two isomers of pedunculagin, stachyurin, chebulic acid, casuarininin, and casuarictin were identified for the first time. Two compounds with a molecular mass of 1068 Da were preliminarily identified as isomers of pterocarinin A. Ellagic acid and its derivatives, ellagic arabinoside and ellagic rhamnoside, were also identified in shoots. The total content of phenolic compounds was 55 mg/g dry weight, with ellagitannins being the main phenolic compounds. Their content reached 42 mg/g, or 76 % of the total amount of all phenolic compounds. Galloyl-glucose and condensed tannins each accounted for 10 % of the total amount of all phenolic compounds. These findings suggest the potential use of C. equisetifolia shoots as a raw material for obtaining individual ellagitannins and studying their antiviral, anti-inflammatory, and anti-tumor activities.
Keywords: Casuarina equisetifolia L., Casuarinaceae, liquid chromatography, mass spectrometry, phenolic compounds, hydrolysable tannins, ellagitannins.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ лекарственных |
Поступила в редакцию |
