COMPARATIVE ANALYSIS OF ELEMENT, CARBOHYDRATE AND AMINO ACID COMPOSITION OF VALERIANA OFFICINALIS UNDERGROUND ORGANS

Abstract

The results of determination of analysis of 6 macro- and 54 microelements, 3 free and 4 bound sugars, 8 irreplaceable and 11 replaceable amino acids content in Valeriana officinalis rhizomes, roots and rhizomes with roots were analyzed.

Full Text

В виде различных лекарственных форм корневища с корнями валерианы лекарственной (Valeriana officinalis L.s.l.) показаны при патологии разных систем организма [1-3]. Вместе с тем клиницисты по-разному оценивают их эффективность. Одними они относятся к действенным и ценным средствам, у других сложилось скептическое отношение к ним. Возможно, одной из причин неоднозначной оценки препаратов валерианы является использование неравноценного в химико-фармакологическом отношении ее официнального сырья и отсутствие удовлетворительной стандартизации, не учитывающей природного соотношения корневищ и корней. Объектом химико-фармакологических исследований, главным образом, служат подземные органы валерианы в целом [3, 6, 9, 10]. Химическое изучение в отдельности составляющих широко используемого сырья не проводилось. Цель исследований – провести сравнительный анализ элементного, углеводного и аминокислотного составов корневищ, корней и корневищ с корнями валерианы лекарственной. Материалы и методы Сбор материала для исследований осуществлен на учебно-практической базе ЯГМА, расположенной в окрестностях г. Ярославля. Содержание химических элементов определено методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой [7], свободных сахаров – прямофазной ВЭЖХ, связанных – капиллярным электрофорезом [4], аминокислот – ВЭЖХ с фотометрической детекцией [5]. Результаты и их обсуждение Результаты проведенных нами исследований обобщены в таблицах 1-4. Из данных, приведенных в таблице 1, следует, что в анализируемых образцах сырья определены макро- (Al, Ca, K, Mg, Na, P), микро- и ультрамикроэлементы (Ag, As, Au, B, Ba, Be, Bi, Ce, Cd, Co, Cs, Cr, Cu, Dy, Er, Eu, Fe, Ga, Gd, Ge, Hf, Hg, Ho, I, La, Li, Lu, Mn, Mo, Nb, Ni, Pb, Pr, Rb, Sb, Se, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Th, Ti, Tl, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zn, Zr). Самое значительное количество (23) максимальных значений отдельных химических элементов (Mg, Na, P, Ba, Be, Br, Ce, Cr, Hf, La, Mn, Ni, Pb, Pr, Rb, Sb, Sm, Ti, Th, Tl, V, W, Yb) нами отмечено в корнях, затем в корневищах с корнями (Al, Ca, Ag, Bi, Cu, Dy, Eu, Fe, Gd, Ge, Hg, Ho, I, Li, Lu, Mo, Nd, Sr, Ta, U, Y) и корневищах (K, B, Cd, Co, Cs, Er, Ga, Nb, Se, Sn, Tb, Zn, Zr). Последующих значений после максимальных больше всего (23) обнаружено в корневищах (Al, Ca, P, Be, Bi, Cr, Fe, Eu, Ge, Hf, La, Lu, Mn, Ni, Pr, Rb, Sr, Ta, Tl, U, V, W, Yb), затем в корневищах с корнями (K, Mg, Na, B, Ba, Br, Ce, Cd, Cs, Ga, Pb, Sb, Se, Sm, Sn, Ti, Th, Zr) и корнях (Co, Cu, Dy, Er, Gd, Hg, Ho, I, Li, Mo, Nb, Nd, Tb, Zn). В наибольшем количестве (21) минимальных значений отдельных элементов выявлено в корнях (Al, Ca, K, As, B, Bi, Cd, Cs, Eu, Fe, Ga, Ge, Lu, Se, Sn, Sr, Ta, Tm, U, Y, Zr), затем в корневищах (Mg, Na, Ag, Ba, Br, Cd, Cu, Dy, Gd, Hg, Ho, I, Li, Mo, Nd, Pb, Sb, Sm, Ti, Th) и корневищах с корнями (P, Be, Co, Cr, Er, Hf, La, Mn, Nb, Ni, Pr, Rb, Tb, Tl, V, W, Yb, Zn). Из анализируемых 60 элементов 13 (Fe, I, Ca, Zn, Co, Cr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, Li) являются жизненно необходимыми, 2 (В, Вr) условно эссенциальными, 4 (Cd, Pb, Al, Rb) близки к эссенциальным, т.е. биологическая значимость многих выявленных элементов необычайно важна для нормального функционирования организма. На основании изложенного с учетом распределения максимальных и последующих за ними значений отдельных элементов предпочтительнее других представляется официнальное сырье валерианы, т.е. корневища с корнями, используемые для приготовления многочисленных препаратов. Таблица 1 Элементный состав подземных органов, мкг/г Элемент Корневища Корни Корневища с корнями Элемент Корневища Корни Корневища с корнями Макроэлементы Ho 0,0100 0,0500 0,0600 Al 2116,8000 1760,2000 2147,2000 I 0,3700 0,4600 0,8200 Ca 18005,0000 10895,3000 18022,4000 La 1,6100 2,4700 0,1700 K 14099,9000 7022,1000 8749,6000 Li 1,6100 1,8400 2,1900 Mg 3087,6000 3805,8000 3341,4000 Lu 0,0220 0,0200 0,0370 Na 280,6000 921,2000 516,4000 Mn 128,5000 143,2000 118,3000 P 5559,5000 5988,4000 3616,0000 Mo 0,3100 0,3400 0,5300 Микро- и ультрамикроэлементы Nb 0,9900 0,5800 0,3800 Ag 0,5200 0,9000 1,0200 Nd 1,6600 1,6900 2,8800 As 0,0010 0,0003 0,0010 Ni 3,6000 3,8000 3,3000 Au 0,0001 0,0001 0,0001 Pb 0,5300 3,1900 1,8500 B 34,4000 21,8000 31,9000 Pr 0,5700 0,7800 0,2600 Ba 36,1000 146,1000 55,2000 Rb 8,3000 15,4000 6,4000 Be 0,1000 0,1200 0,0800 Sb 0,0800 0,1300 0,1200 Bi 0,0300 0,0100 0,0400 Se 0,4500 0,1700 0,2600 Br 0,9000 1,9000 0,3000 Sm 0,1800 0,3200 0,2600 Cd 0,1100 0,0600 0,0800 Sn 0,3700 0,2000 0,3000 Ce 1,2900 7,2400 1,8800 Sr 76,6000 20,8000 81,0000 Co 1,2000 1,1000 0,9000 Ta 0,0550 0,0430 0,0560 Cr 0,5360 0,2100 0,2400 Tb 0,0800 0,0600 0,0400 Cs 5,1000 6,3000 4,5000 Th 0,0900 0,3500 0,2300 Cu 6,0000 7,9000 14,8000 Ti 151,9000 233,2000 169,5000 Dy 0,2300 0,2600 0,4500 Tl 0,0850 0,0890 0,0340 Er 0,2200 0,0900 0,0300 Tm 0,0200 0,0100 0,0200 Eu 0,0600 0,0100 0,1400 U 0,0800 0,0700 0,1200 Fe 1527,2000 804,1000 2086,1000 V 3,1000 5,3000 1,8000 Ga 1,3700 0,4000 0,4400 W 0,3300 0,3700 0,0900 Gd 0,4600 0,4800 0,5100 Y 0,4800 0,4200 0,7000 Ge 0,0830 0,0310 0,3000 Yb 0,1000 0,1600 0,0200 Hf 0,3660 0,4590 0,3450 Zn 47,1000 33,7000 29,4000 Hg 0,0070 0,0290 0,0350 Zr 19,3000 10,8000 12,1000 Содержание токсичных элементов (As, Cd, Hg, Pb) не превышало их допустимые уровни в БАД на растительной основе (чаи) [8]. Мышьяком, кадмием и ртутью более загрязнены корневища и корневища с корнями; свинцом – корни. Свободные сахара (табл. 2) представлены моно- (фруктоза, глюкоза) и дисахаридами (сахароза). Сахарозы меньше всего содержалось в корнях. В последних ее содержание более чем в 13 раз меньше, чем суммы моносахаридов. Соотношение сахарозы к моносахаридам в корневищах (1:4,8) близко к таковому корневищ с корнями (1:5). Интенсивнее всего накапливались моносахариды, в частности фруктоза и особенно глюкоза, в корнях. Суммы свободных сахаров больше всего отмечено в корнях, минимальное – в корневищах. После кислотного гидролиза в ряду связанных сахаров (табл. 3) обнаружили пентозы (арабинозу, ксилозу) и гексозы (глюкозу, галактозу). Во всех органах содержание гексоз преобладало (в корневищах в 1,9, в корнях в 3,9 и в корневищах с корнями в 2,7 раза). Среди анализируемых сахаров доминировала глюкоза (более 70% от общей суммы в корнях, 58% – в корневищах и 64% – в корневищах с корнями). Больше всего общей суммы связанных сахаров, в частности гексоз, содержалось в корнях, пентоз – в корневищах. Весьма разнообразен в анализируемых органах состав аминокислот (табл. 4). Выводы В корнях, корневищах и корневищах с корнями валерианы лекарственной определено: а) масс-спектрометрией с индуктивно связанной аргоновой плазмой – 60 химических элементов, максимальных и минимальных значений отдельных из них больше всего содержалось в корнях. б) прямофазной ВЭЖХ – 3 свободных (фруктоза, глюкоза, сахароза) и капиллярным электрофорезом – 4 связанных (арабиноза, ксилоза, глюкоза, галактоза) сахаров, наиболее высокая сумма которых, в частности гексоз с доминированием глюкозы обнаружена в корнях, пентоз – в корневищах. в) ВЭЖХ с фотометрической детекцией – 8 незаменимых (Val, Ile, Leu, Met, Thr, Phe, Lys, OH-Lys) и 11 заменимых аминокислот (Ala, Gly, Ser, Tyr, Cys, Asp, Glu, Arg, Hys, Pro, OH-Pro), больше всего которых накапливалось в корневищах с корнями. Содержание свободных углеводов в подземных органах валерианы Образец сырья Содержание, % фруктоза глюкоза сахароза сумма Корневища 0,28 0,63 0,19 1,10 Корни 0,63 1,00 0,12 1,75 Корневища с корнями 0,49 0,76 0,25 1,50 Таблица 3 Содержание связанных сахаров в подземных органах валерианы Образец сырья Содержание, % пентозы гексозы общая сумма арабиноза ксилоза сумма глюкоза галактоза сумма Корневища 0,9 1,8 2,7 4,5 0,5 5,0 7,7 Корни 0,7 1,9 2,6 9,0 1,1 10,1 12,7 Корневища с корнями 0,6 1,6 2,2 5,3 0,7 6,0 8,2 Таблица 4 Содержание аминокислот в подземных органах валерианы, мг/г Аминокислоты Трехбуквенный символ Корневища Корни Корневища с корнями Моноаминомонокарбоновые кислоты Аланин Ala 2,7 2,8 3,7 Валин * Val* 2,0 2,7 3,0 Глицин Gly 3,2 2,7 3,4 Изолейцин * Ile* 1,6 2,2 2,7 Лейцин * Leu* 3,2 4,0 5,4 Метионин * Met* 0,5 0,4 0,7 Серин Ser 2,7 2,8 3,3 Треонин * Thr* 2,3 2,5 3,0 Тирозин Tyr 0,5 0,8 2,2 Фенилаланин * Phe* 1,7 2,5 3,7 Цистеин Cys 0,7 0,7 1,1 Сумма 21,1 24,1 32,2 Моноаминодикарбоновые кислоты Аспарагиновая Asp 4,7 4,9 6,2 Глютаминовая Glu 6,3 5,3 8,0 Сумма 11,0 10,2 14,2 Диаминодикарбоновые кислоты Аргинин Arg 2,4 2,5 4,3 Лизин * Lys* 1,9 2,1 2,8 Оксилизин * OH-Lys* 0,2 0,2 0,4 Сумма 4,5 4,8 7,5 Гетероциклические кислоты Гистидин Hys 0,8 1,3 1,2 Оксипролин Pro 0,0 3,4 1,9 Пролин OH-Pro 2,9 2,6 3,0 Сумма 3,7 7,3 6,1 Сумма заменимых кислот 26,9 29,8 38,3 Сумма незаменимых * кислот 13,4 16,6 21,7 Общая сумма аминокислот 40,3 46,4 60,0