CC BY
38
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №9_
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 544.17:547.91:577.1
Д.Н.Икромова, А.С.Джонмуродов, С.Р.Усманова, З.К.Мухидинов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан А.Абдуллаев , С.Гулмамад , член-корреспондент АН Республики Таджикистан Б.Б.Джумаев
НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЛИГОСАХАРИДОВ ИЗ КОРНЕКЛУБНЕЙ ЭРЕМУРУСА ГИССАРСКОГО
(Eremurus hissaricus Vved.)
Институт химии им. ВИ.Никитина АН Республики Таджикистан,
£
кистан
Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджики
В работе представлены результаты исследований по модификации методов очистки олиго-сахаридов, полученных из корнеклубней „руса гиссарского (Еешги, „„ас У«е*.) произрастающего на высокогорной биологической станции «Сиякух» и на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ с помощью гель-фильтрации на сефа-дексе G-100 и ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-целлюлозе. Методом ИК-Фурье спектроскопии показано, что олигосахариды ЕМзтпеш Ууе*. состоят из маннозы в-конфигурации и принадлежат к глюкоманановым олигосахаридам.
псарский, олигосахариды, гель-i
Ключевые слова: эремурус гиссарский, олигосахариды, гель-фильтрация, ионообменная хроматография, ИК-Фурье спектры.
В последние годы внимание многих учёных привлекают вопросы динамики накопления оли-госахаридов, локализации и их физиологической роли в растениях, выделения и очистки, определения химического состава, свойств и возможности их практического использования в народном хозяйстве [1-3].
Таджикистан является уникальной природной лабораторией и принадлежит к числу территорий Центральной Азии с наиболее богатой флорой, где произрастает более 5000 видов только высших споровых и семенных растений.
В этом плане большой интерес представляет изучение полисахаридов из Асфоделовых
(Asphodeloideae) — подсемейство однодольных растений, в системе APG III, включённое в ранее
А 1 /V • \
считавшееся монотипным семейством Ксанторреевые (ХапШогАоеасеае) порядка спаржецветные,
включающее в себя 14 родов и около 800 видов, распространённых в Африке, Средиземноморье,
Центральной Азии [4]. Одним из Асфоделовых является эремурус гиссарский (Егетигш Ыъъапсш
Ууе*.). Всего известно 50 видов эремурусов, из которых в Средней Азии произрастает 27 [4].
Анализ данных литературы показывает, что многие исследователи занимаются вопросами
выделения, очистки и изучением физико-химических свойств полисахаридов у разных видов эрему-
руса [5-8]. Необходимо отметить, что полисахариды из растений Е. Ыъъапст, которые наиболее рас-
Адрес для корреспонденции: Мухидинов Зайниддин Камарович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: zainy@mail.ru
пространены в районе южного склона Гиссарского хребта, не достаточно исследованы. В доступной литературе сведения по вопросам выделения и очистки, а также физико-химических свойств полисахаридов из корнеклубней Е. hissaricus отсутствуют, что явилось целью наших работ.
Материалы и методы исследований В работе использовали растения E.hissaricus, произрастающие на высокогорной биологической станции «Сиякух» (южный склон Гиссарского хребта, 2200 м над ур.м.) и экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ (г. Душанбе, 830 м над ур.м.).
1 РТ (г. Д
Собранные корнеклубни E.hissaricus промывали проточной водопроводной водой, разрезали на тонкие пластинки, затем сушили при комнатной температуре в течение 10 дней. Высушенную массу корнеклубней эремуруса измельчали в течение 10 мин. на лабораторной мельнице Retsch LM 200 (Германия) при скорости вращения ротора 3000 об/мин. Полученный порошок использовали для обезжиривания. Обезжиривание и выделение олиго- и полисахаридов проводили по методике, описанной в работе [9].
проводили по метод] дов были записаны
ИК-Фурье спектры сухих образцов олигосахаридов и полисахаридов были записаны на приборе Spectrum 65 FT-IR (Perkin Elmer, Швейцария). ИК-спектры были сняты с использованием приставки нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), (Attenuated total reflection-ATR, MIRACLE) с кристаллом ZnSe. Каждый спектр (более 16 сканирований) был проанализирован с по-
мощью программного обеспечения Perkin Elmer Spectrum, версия 10.03.07
Результаты и их обсуждение Полученные олигосахариды, как описано в работе [9], использовали для проведения гель-фильтрации и ионообменной хроматографии для выделения кислых форм углеводов. Олигосахариды повторно растворяли в деионизированной воде и пропускали через фильтр (0.45 мкм), затем наносили их на колонку, заполненную сефадексом G-100 (размер колонки 1.5 см х 50 см), и элюировали с деионизированной водой при скорости потока 18 мл / ч.
После нанесения образца (образец получен из корнеклубней E. hissaricus, выращенного в условиях г. Душанбе, и в дальнейшем шифруется как ОС-1) в колонку, его элюировали деионизирован-ной водой и элюат собирали на коллекторе фракций, концентрацию элюата контролировали с помощью УФ детектора при 280 нм (коллектор фракций, Uvicord II, LKB, Швеция). Профиль элюции оли-госахарида - ОС-1 (рис.1) имел единственный пик, указывающий на то, что ОС-1 является гетероген-
ным полисахаридом, но имеет более узкое молекулярно-массовое распределение (ММР). Средняя С-1 сост
молекулярная масса ОС-1 составила около 7.5 кДа, в соответствии с калибровочной кривой, построенной по стандартному декстрану.
Проведённая качественная реакция определения сахаров на пластинке тонкослойной хроматографии олигосахаридов ОС-1 до и после гель-фильтрации на сефадексе G-100 показала присутствие углеводов по реакции взаимодействия мочевины - соляной кислоты, специфическая реакция для сахаров дала синюю окраску. Основную углеводную фракцию (олигосахарида ОС-1) отделяли ионообменной хроматографией на колонке с ДЭАЭ-целлюлозой (2,0 см х 15 см) и элюировали градиентом концентрации №С1 (градиент 0-1М) при скорости потока 18 мл/ч. Основную углеводную фракцию собирали и после лиофилизации использовали для дальнейшего исследования (рис.2).
0,7 0,6 0,5 .0,4 10,3
РМ
0,2 0,1 0
0
Рис. 1. Профиль гель-фи.
40 60
Объем элюции, м
щии олигосахарида ( ОС-1) на
ш ТО
100
мл1
С-1) на сефадексе в -100.
40 60 80 100
Объем элюции, мл
[ хроматография углеводной фракции ОС-1 на ДЭАЭ-целлюлозе.
Присутствие углеводов во фракции определяли на пластинке тонкослойной хроматографии по реакции взаимодействия мочевины - соляной кислоты, специфической реакции для кетозной группы в молекуле полисахарида, которая дала синюю окраску.
Первая фракция, полученная из первого пика (ОС-1а) хроматографии на ДЭАЭ, также имеет синий цвет, что подтверждает наличие нейтральных Сахаров, которые проходили через ионообменную хроматографическую колонку. В других фракциях элюата ОС-1в и ОС-1с, полученных из второго пика ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-целлюлозе, отсутствовал синий цвет, что, вероятно, связано с присутствием кислых углеводов.
Аналогичные исследования были проведены и с олигосахаридным экстрактом образцов, полученных из корнеклубней E.hissaricus, выращенного в условиях высокогорной биологической станции Сиякух, которые в дальнейшем шифруются как ОС-2.
ИК-Фурье спектры высушенных образцов ОС-1 и ОС-2, полученных из корней Е. hissaricus, были записаны с использованием спектрометра 65 FT-IR, снабжённого приставкой НПВО (на кри-сталах ZnSe). Каждый зарегистрированный спектр представляет собой среднее из 16 сканирований в диапазоне 4000 - 600 см-1 с разрешением 4 см-1, с учётом фонового спектра перед каждым анализом. Сдвиг спектров в повторных измерениях, выполненных на том же образце, не превышал 2%.
В ИК-спектрах олигосахаридов Е. hissaricus, выращенного на станции Сиякух, наличие полос при 3307, 2935, 1622, 1408, 1024, 928, 870 и 595 см-1 связано с присутствием углеводов. В то время как в ИК-спектрах олигосахаридов Е. hissaricus, выращенного на экспериментальном участке в г.Душанбе, наблюдается небольшое смещение полос при 3296, 2941,1621, 1405,1026, 930, 874 и 595 см-1, что указывает на отличие в формировании этих углеводов.
Специфические полосы в области 1200-950 см- имеют отношение к олиго- и полисахаридам
главной цепи молекулы, где положение и интенсивность полос специфичны для каждого олигосаха-рида. Полосы при 2941-2885 см-1 приписывали к валентным колебаниям С-Н, в то время как сильная полоса при 3296-3307 см-1 соответствует валентному колебанию гидроксильной группы олигосахари-
дов.
Как показано на рис. 3, ИК-спектры олигосахаридов E.hissaricus (биостанция Сиякух) показа-
см-1 соответствует валентному колебанию ги
на рис. 3, ИК-спектры олигосахаридов E.hissc > широкую полосу при 1622 и 1634 см-1 и это ш в олигосахаридах. ;ы при 870 тветствии с
ли типичную главную широкую полосу при 1622 и 1634 см- и это связано с валентными колебаниями эфирных С=0 групп в олигосахаридах.
Полосы при 870 и 815 см-1 были характерными для D-маннозы, присутствующей в олигосаха-
ридах. В соответствии с данными литературы по другим видам растений E.hissaricus, произрастающих в Российской Федерации и Иране, пик на отметке 893 см-1 характерен для В^-маннозы и колебания на ИК-спектрах при 871 см-1 указывают на бета-конфигурацию сахаров в полисахаридах. Тем не менее, в случае E.hisaricuss наличие первого пика при 928 см-1, а не 893 см-1 свидетельствует о существовании другой структуры полисахарида.
65_ 64-
Name
Спирт.экстракт Эрем.Душ 23.06.
3000 2500 cm-1 2000 ^
Description
5.16 Sample 034 By Administrator Date четверг, июня 23 2016
¡тверг, июня 23 2(
Рис.3. ИК-спектры образцов олигосахаридов, полученных из Е. У Ыззапсш горной биологической станции Сиякух (верхний спектр) и экспериментального участка в г.Душанбе (нижний спектр), соответственно.
Таким образом, на осно
>вании
приведенных выше результатов и данных литературы, можно
сделать вывод о том, что олигосахариды эремуруса состоят из ß-конфигураций в пиранозной форме Сахаров, принадлежат к глюкомонановым олигосахаридам. Отличие в ИК-спектрах указывает на на-
личие разнообразия в формировании олиг
вий произрастания. Тонк шего изучения.
Работа выполнена в р>
труктура этого полисахарида из E.hissaricus будет предметом дальней-
и полисахаридов этих растений в зависимости от усло-
оекта Т-2148 Международного научно-технического центра.
Поступило 10.07.2017 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Verhertbruggen Y., Marcus S.E., Haeger A., Rene Verhoef R. et al. Developmental complexity of Arabian Polysaccharides and their processing in plant cell walls. - The Plant Journal, 2009, v.59, pp.413-425.
3500
600
2.
3.
4.
5.
6. 7.
David F.M., Neria B., Balcaoa V.M., Cardoso S.M. et al. Characterization of galactooligosaccharides produced by b-galactosidase immobilized onto magnetized Dacron. - International Dairy Journal, 2011, v.21, pp.172-178.
Akira Yagi, Byung P. Yu Immune Modulation of Aloe vera: Acemannan and Gut Microbiota Modulator -Journal of Gastroenterology and Hepatology Research., 2015, v. 4(8), pp.1707-17214. https://ru.wikipedia.org/wiki/. Эремурус.
Salena Suleman Khan, Viqar Uddin Ahmad, Nikhat Saba and et al. Eremurus persicus A new source of medically important compounds. - Pak. J. Bot, 2011, v.43(5), pp.2311-2313.
Changfeng Hu, Qingjun Kong, Deyu Yang, Yuanjiang. Pan Isolation and structural characterization of a novel galactomannan from Eremurus anisopterus (Ker. et Kir) Re«ei roots. - Carbohydrate Polymers., 2011, v.84, pp.402- 406.
Haifang Xiao, Yutang Wang, Qisen Xiang, Chunxia Xiao, Li Yuan, Zhigang Liu and Xuebo Liu. Novel physiological properties of ethanol extracts from Eremurus chinensis Fedtsch. roots: in vitro antioxidant
ctabilis roots. - Pro-
9.
and anticancer activities. - Food & Function, 2012, v.3, pp.1310-1318. Jahanbin K., Beigi M.Characterization of a new glucomannan from eremurus ceedings of the RES 5th International Conference, Barcelona, Spain, 2nd Aug., 2015, pp.67-71. Абдуллаев А., Джумаев Б.Б., Сафаров Е.Х., Мухидинов З.К. Выделение и очистка полисахарида из корнеклубней эремуруса гиссарского. - Вестник Таджикского национального университета,
2016, №1/4 (216) с.273-277.
Д.Н.Икромова, А.С.Ч,онмуродо
БАЪЗЕ ХУСУСИЯТ БЕХМЕВАИ
юдов, С.Р.Усм
ОИ ФИЗ
бдуллаев*, С.Гулмамад*,
ЗИКИ-КИМИЁВИИ ОЛИГОСАХАРИДДОИ
РУСИ ДИСОРИ (Eremurus hissaricus Yved.^
гоми В.
Институти ки.
*Институти ботаника, физиол.
тяи,
ини Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон, я ва генетикаи растании Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Дар кори мазкур усулдои каме дигаргун карда шудан чудокунИ ва тоза намудани олигосахариддо аз бехмеваи Эремуруси дисорИ (E.hissaricus), ки дар шароити пойгоди баландкуди биологии "Сиядкуд" ва к;итъаи тачрибавИ дар ш. Душанбе сабзонида шудаанд, бо усулдои гел-филтркунонИ бо сефадекси G-100 ва хроматографияи мубодилаи ионИ ДЭАЭ-селлюлоза нишон дода шудаанд. Бо усули спектроскопияи ИС-Фуре нишон дода шудааст, ки олигосахариддои эремуруси дисорИ аз маннозаи Р-шакл иборат буда, ба гуруди олигосахариддои глюкоманнанИтааллук; доранд.
Калима^ои калиди: эремуруси уисорй, олигосахаридхо, гел-филтркунонй, хроматографияи мубодилаи иони, спектруои ИК-Фуре.
труои ИК-
D.N.Ikromova, A.S.Dzhonmurodov, S.R.Usmanova, Z.K.Muhidinov, A.Abdulaev*, C.Gulmamad*,
B.B.Djumaev
SOME PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF OLIGOSACCHARIDES
FROM Eremurus hissaricus Vved.
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Institute of Botany, Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
iblic of T
In the article the methods of purification of the oligosaccharide obtained from roots of Eremurus hissaricus growing in the "Siyakuh" high mountain biological stations and Dushanbe by gel filtration on Sephadex G-100 and ion-exchange chromatography on DEAE-cellulose are present. The method of FT-IR spectroscopy showed that oligosaccharides E.hissaricus comprising of mannose in beta configuration and
belong to the glycomanan oligosaccharides.
Key words: E. hissaricus, oligosaccharides, gel filtration, ion-exchange ch phy, FT-IR spectra.
Лр
A ¿V V
