Изучение углеводного комплекса травы клевера ползучего аннотация

Впервые изучен углеводный комплекс травы клевера ползучего или белого, произрастающей в Узбекистане. В результате проведенного исследования идентифицированы спирторастворимые сахара клевера ползучего, выделены компоненты полисахаридного комплекса водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества и гемицелюлозы, установлен их моносахаридный состав. Изучены ИК-спектры выделенных полисахаридов.

Ключевые слова: клевер ползучий (Trifolium repens L.), спирторастворимые сахара, водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества, гемицелюлоза, углеводы.

Клевер белый, или ползучий (Trifolium repens L.) в народной медицине используется для лечения, так и для профилактики болезней полости рта и горла, аденоидита, туберкулеза легких; отвары чаще всего используют для детоксикации при отравлениях, снятия симптомов удушья, для снятия болевого синдрома при ревматизме и подагре. Кроме того, отвары применяют как общеукрепляющее и профилактическое средство. Все препараты клевера белого имеют желчегонное, гемостатическое и противосклеротическое действие, в качестве примочек могут использоваться для лечения геморроя. Клевер ползучий содержит флавоноиды, благодаря которым в крови снижается содержание вредного холестерина, поэтому препараты растения эффективны для профилактики атеросклероза. Клевер белый имеет кровоостанавливающие свойства, поэтому противопоказан при сердечнососудистой недостаточности, при инфарктах, инсультах, тромбофлебите и других болезнях крови и сосудов, а также во время беременности. В этой связи нами проводится всестороннее исследование этого растения с целью его в медицинскую практику.

Принимая во внимание широкое применение углеводов в современной фармакотерапии в составе многих лечебных препаратов и в качестве самостоятельных лекарственных средств [1], нами исследован углеводный комплекс травы клевера ползучего.

На рис. 1 приведена схема выделения компонентов углеводного комплекса клевера ползучего.

Выделение спирторастворимых сахаров. Для удаления красящих и низкомолекулярных соединений 50 г сырья, измельченного и просеянного через сито с диаметром отверстий 1 мм, экстрагировали дважды хлороформом (1:20) в течение 1 ч на кипящей водяной бане в круглодонной колбе с обратным холодильником. Затем сырье отделяли фильтрованием и высушивали. Высушенное сырье дважды экстрагировали на кипящей водяной бане 82% этанолом (1,5л; 1л) в течение 45 мин. Спиртовые экстракты объединяли, упаривали на роторном испарителе до небольшого объема и хроматографировали на бумаге FN-18 (Filtrak, Германия) в системе бутанол-пиридин-вода (6:4:3) нисходящим методом (время экспозиции – 18 час) в сопоставлении с известными образцами моносахаридов – «свидетелей».

Гексозы и пентозы проявляли кислым анилинфталатом с последующим нагреванием в сушильном шкафу при 110⁰С. Для проявления кетосахаров использовали 5% спиртовый раствор мочевины также с последующим нагреванием при 110⁰С. В результате установлено, что спирторастворимые сахара травы клевера ползучего представлены в основном сахарозой и следовые количества глюкозы, фруктозы.

Выделение водорастворимых полисахаридов. Остаток сырья после выделения спирторастворимых сахаров высушивали и экстрагировали горячей водой (1:40, 1:20) на водяной бане при 80⁰С, постоянно перемешивая в течение 1-1,5 ч.

Каждый экстракт отделяли фильтрованием через бязь под вакуумом, после чего их объединяли. Поскольку объединенный экстракт был мутным, его центрифугировали (5000 об/мин, 10 мин). Осадок отделяли, промывали спиртом и высушивали. Выход водорастворимых полисахаридов -1 (ВРПС-1) – 1,45 г или 2,9% (табл. 1).

Надосадочный раствор после отделения ВРПС-1 упаривали и осаждали спиртом (1:4). Выпавший осадок отделяли центрифугированием (5000 об/мин, 10 мин), промывали спиртом и высушивали. Выход ВРПС-2 составил 1,85 г (3,7%).

Выделенные полисахариды представляют собой аморфные порошки кремового цвета, хорошо растворимые в горячей воде. Показано, что относительная вязкость раствора ВРПС-1 равна - 1,53, а ВРПС- 2 - 1,9 , т.е. они относятся к числу невязких растворов.

Водные растворы ВРПС-1 и ВРПС-2 дают отрицательную реакцию на крахмал.

Гидролиз ВРПС. По 100 мг выделенных полисахаридов гидролизовали 3 мл 1 моль/л серной кислоты в запаянной ампуле на кипящей водяной бане при 100С⁰ в течение 8 ч. По истечении указанного времени ампулу вскрывали, гидролизат помещали в стакан вместимостью 50 мл, нейтрализовали бария карбонатом и отфильтровывали. Далее фильтрат деионизировали катионитом КУ-2 (Н⁺), упаривали до небольшого объема и хроматографировали на бумаге FN-18 нисходящим способом в системе растворителей бутанол- пиридин-вода (6:4:3) с известными моносахаридами – «свидетелями». Хроматограммы проявляли кислым анилинфталатом с последующим нагреванием в сушильном шкафу при 110⁰С в течение 1-2 мин. В результате было установлено, что моносахаридный состав ВРПС-1,2 представлен, главным образом, галактоза, арабиноза, помимо которой в незначительных количествах обнаружены глюкоза и ксилоза.

Выделение пектиновых веществ (ПВ). Остаток сырья после экстракции ВРПС-1,2 обрабатывали дважды (по 1л; 0,8 л) смесью 0,5% растворов щавелевой кислоты и аммония оксалата (1:1) при постоянном перемешивании на водяной бане при 90-95⁰С в течение 1,5ч. Полученные экстракты отделяли

фильтрованием через бязь, объединяли и диализовали в проточной воде в течение 2 суток, затем упаривали на роторном испарителе и осаждали спиртом. Осадок отделяли центрифугированием (5000 об/мин, 10 мин), промывали спиртом и высушивали. Выход ПВ составил 1,75 г или 3,5% (табл.1).

Выделенные пектиновые вещества представляют собой аморфный порошок кремового цвета, хорошо растворимый в воде.

Относительную вязкость раствора выделенных ПВ определяли в вискозиметре Освальда как описано выше. Показано, что раствор ПВ невязкий, поскольку η отн = 2,6.

Принимая во внимание, что для характеристики ПВ большое значение имеет степень этерификации, влияющая на желирующую способность, нами определены титрометрические показатели выделенных ПВ

51

по методике [2]. Установлено, что степень этерификации пектиновых веществ равна 83,87%. Из полученных данных следует, что ПВ травы клевера ползучего являются высоко этерифицированными.

Гидролиз ПВ. 100 мг ПВ гидролизовали 3 мл 1 моль/л раствором серной кислоты в запаенной ампуле на кипящей водяной бане в течение 18 ч. Методика обработки гидролизата и его анализ описаны выше. Установлено, что моносахаридный состав пектиновых веществ представлен арабинозой и галактуроновой кислотой, в заметных количествах галактозой, ксилозой и рамнозой.

Таблица 1 - Количественное содержание полисахаридов в надземной части клевера ползучего и их моносахаридный состав

Выделение гемицеллюлоз (ГМЦ). Гемицеллюлозы выделяли из остатка сырья после экстракции ПВ двукратной (по 500 мл) экстракцией 5% раствора натрия гидроксида при комнатной температуре при постоянном перемешивании в течение 2 ч. Экстракты отделяли фильтрованием, объединяли, нейтрализовывали 50% раствором уксусной кислоты, диализовали против проточной воды в течение двух суток, затем упаривали и осаждали спиртом (1:4). Осадок промывали спиртом и высушивали. Выход ГМЦ составил 4,3 г или 8,6% (табл. 1).

Выделенные ГМЦ представляют собой аморфный порошок коричневого цвета, нерастворимый в воде, хорошо растворимый в разбавленных щелочах. Реакция на крахмал отрицательная.

Гидролиз ГМЦ, обработку гидролизата и его анализ проводили по методике, описанной выше. В результате хроматографического анализа в составе гемицеллюлоз установлено наличие глюкуроновой кислоты, галактозы, арабинозы и ксилозы, а также глюкозы.

Анализ выделенных полисахаридов методом ИК-спектроскопии. ИК-спектры полисахаридов, выделенных из травы клевера ползучего, снимали на ИК-спектрометре Фурье фирмы Perkin-Elmer, модель 2000 в таблетках с калия бромидом. Как известно, полисахариды имеют большое число сильно полярных гидроксильных групп, -СН2ОН, -СН3, -СН2, -СН и других групп. Моносахаридные остатки могут находиться в пиранозной или фуранозной форме. Это находит отражение в ИК-спектрах полисахаридов и позволяет дать им определенную характеристику [3-4].

Так, в ИК-спектрах ВРПС-1,2 отмечено совпадение ряда полос поглощения, но с отличием, заключающемся в их незначительном сдвиге в низко- или высокочастотной областях.

В ИК-спектре ВРПС полученного методом холодной экстракции достаточно интенсивная полоса присутствует в области 3431см^-1 и 2924см^-1.

Это связано с присутствием большого количества гидроксильных в исследуемом биополимере. как свободных гидроксильных групп. В более низкочастотной области 2924см^-1 проявляются гидроксильные группы, которые образованы водородными связями. В состав ВРПС-1 входят незначительные количества урановых кислот. Это находит свое отражение в области 1631см^-1 спектра полисахарида.это полоса поглощения характерна для валентных колебаний С=О группы в группах СООСН3 и СООН.

Атак карбоксильная группа часть связан с металлами (Na⁺⁺Ca++) то это находит свое отражение в области, 1631 см^-1 и 1416см^-1 незначительное количества метоксильных групп в ВРПС-1 характеризуются областью поглощения 1384см^-1 .

Полосы поглощения 1200 и 1000см^-1 это полосы поглощения, которые характеризуют ряд фрагментов пиранозного кольца: С-О,С-С, С-О-С,СН2 и тд.

При анализе ИК-спектров ВРПС-2 необходимо обратить внимание на присутствие урановых кислот со степенью этерификации 48,67% наличие кислых полисахаридов в ВРСП-2 находит конкретные отражениев ИК-спектрах биополимера (ВРПС-2).

Полосы поглощения гидроксильных групп в области 3433 и 2924 см^-1 почти одинаковые с таковыми в спектре ВРПС-1. Далее отмечаются полосы поглощения характерные для кислых полисахаридов. Прежде всего это валентные колебания С=О связи карбоксианиона расположенные в области 1742 и 1241см^-1 .

Полоса поглощения 1419см^-1 относится к деформационным колебаниям ионизированного карбоксила. Это подтверждается также наличием полосы поглощения при 1631см^-1, эти полосы поглощения в ИК-спектре ВРПС-2 достаточно интенсивны. Хорошо выражены области поглощения 1102,1016 см^-1 характеризующие различные фрагменты пиранозного кольца и его фрагментов: -СН 2ОН, - С-О-, -С-О-С-,-С-Н и т.д.

В более низкочастотной области находятся полосы поглощения 839см^-1 , 688,7см^-1 , соответствующие альфа и бета-гликозидным связям в ВРПС-2.

ВРПС-1 и ВРПС-2 являются гетерогенными биополимерами, вероятно, представляют смесь кислых и нейтральных полисахаридов. Поэтому полосы поглощения в ИК-спектрах могут накладываться.

Анализ ИК-спектров пектиновых веществ. Пектиновые вещества природные карбоксиполисахариды, способные замещать водород карбоксильной группой на метоксил, ионы натрия. Основу пектиновых веществ составляет линейная цепь остатков Д-галактуроновой кислоты, соединённых альфа-1-4 гликозидными связями.

Все вышеперечисленное отражается на ИК-спектрах пектиновых веществ и отличает их от нейтральных полисахаридов.

В изучаемом спектре как обычно присутствуют полосы поглощения в области 3436см^-1 которые определяют присутствие свободных гидроксильных групп и образованных с участием водородных связей. Следующей характерной полосой для карбоксиполисахаридами является область поглощения при 1745см^-1, которая соответствует валентным колебаниям карбонилов карбоксильных групп (С=О).

Полосы поглощения 1630 и 1423см^-1 соответствуют поглощению ионизированного карбоксила. В пектиновых полисахаридах полосы поглощения в области 1745 и 1630 показывают также валентные колебания карбонила, в группах –СООСН3 и –СООН.

Полосы поглощения в области 1446 и 1370см^-1 показывают присутствие метильных групп, что соответствует титриметрическим показателям. Деформационные колебания метильных групп отражается также полосой поглощения 956 см^-1 .

Другие полосы поглощения 1000-1200см^-1 относятся к валентным колебаниям кольцевых структур ПВ: С-О, С-С,8С-СН2,-СН 2ОН,СН,-С-О-С- и т.д.

Таким образом, анализируя ИК-спектор пектиновых веществ клевера, можно сказать, что изучаемый биополимер является кислым карбокси полисахаридом, этерифицированным метокси группами.

ИК-спектры гемицеллюлы можно отметить следующие: ГМЦ экстрагируются с щелочью, при этом происходит омыление кислых полисахаридов, т.е. происходит деэтерификация, омыляются метоксигруппы. Происходит также и частичная деструкция низкомолекулярных полисахаридов.

В данном случае также отмечается полосы поглощения характерные для гидроксильных групп (3436,2918см^-1 ) для С=О групп в карбоксиле (1632см^-1 ), 1544см^-1 -пиранозных колец. В пользу колебаний гидроксильной групп и фрагментов пиранозного кольца свидетельствует область 1544,1311,1239,1044см^-1 .

Таким образом, полученные данные ИК-спектров изучаемых полисахаридов можно считать нейтральными или кислыми полисахаридами. ИК-спектороскопия дает возможность определить наличие свободных гидроксильных групп, этерифицированных карбоксильных групп, карбоксильных групп ионизированных металлами.

Выводы:

1. Впервые изучен углеводный комплекс травы клевера ползучего, произрастающего в Узбекистане.
2. Установлено, что спирторастворимые сахара клевера ползучего представлены сахарозой и следовые количества глюкозы, фруктозы. Выделены компоненты полисахаридного комплекса растения - водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества и гемицелюлозы. Установлен их моносахаридный состав.
3. Изучены Ик-спектры выделенных полисахаридов.

Список литературы

1. Методы химии углеводов / под ред. Н.К.Кочеткова. – М.: Мир, 1967. - С.261.
2. Аймухамедова Г.Б., Алиаева Д.Э., Шелухина Н.П. Свойства и применение пектиновых сорбентов. - Фрунзе: Илим, 1984. - С.61-63.
3. Кодиралиева Ф.А., Рахманбердыева Р.К. Полисахариды Crotalaria alata // Химия природных соединений. - 2011. - №1. - С.10-11.
4. Рахманбердыева Р.К. и др. Исследование семян Gleditsia macrantha методом ИК-спектроскопии // Химия природных соединений. - 2011. - №2. - С.166-168.