Изучение антиоксидантной активности растений

Изучение антиоксидантной активности растений

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СЛАВЯНСКИЙ-НА-КУБАНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Факультет биологии и химии

Специальность биология

Кафедра естественно-биологических

и медицинских дисциплин

Выпускная квалификационная работа.

Изучение антиоксидантной активности растений

Выполнила Научный руководитель

Студентка 5 курса доцент,к.т.н.

Ольшанская Елена Петровна Избранова Светлана Иосифовна

_______________ __________________

Подпись Подпись

г. Славянск - на - Кубани

2008 г

Оглавление

Введение

Глава 1. Антиоксидантная активность растительных материалов

1.1 Антиоксиданты растительных материалов

1.1.1 Общая характеристика растительных антиоксидантов

1.1.2 Аскорбиновая кислота как антиоксидант

1.2 Биологическое описание растений, обладающих антиоксидантной активностью

1.2.1 Лимон обыкновенный (Citrus limon)

1.2.2 Калина обыкновенная (Viburnuv opulus L.)

1.2.3 Шиповник коричный (Rosa majalis)

1.3 Растения чая (Thea)

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Объекты

2.2 Материалы исследования

2.3 Методы исследования

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение. Изучение антиоксидантной активности растений

3.1 Определение содержания витамина С в калине обыкновенной в период созревания

3.2 Определение антиоксидантной активности растительных материалов

3.3 Определение содержания полифенольных соединений в различных сортах чая

3.4 Влияние компонентов чая на антиоксидантную активность

Методическая часть. Урок биологии в 8-м классе по теме: "Витамины"

Выводы

Список литературы

Приложения

Введение

Кислород является мощным окислителем, реакции окисления с его участием - источник энергии для многих живых организмов. С другой стороны, в процессе метаболизма образуются соединения кислорода, которые разрушают структуру и вещества клетки. В результате в клетке и во всем организме нарушается обмен веществ. Роль антиоксидантов - связать и вывести из организма свободные радикалы.

В организме имеется собственная система борьбы с излишним количеством свободных радикалов, но она ослабляется под воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды. Известно, что многие растения содержат вещества, обладающие антиоксидантной активностью.

Большое внимание в настоящее время уделяется биофлавоноидам - большой группе соединений с полифенольной структурой. Имеются сведения о их антиоксидантной активности. Антиоксиданты растительного происхождения широко используют в медицине и пищевой промышленности в виде экстрактов и натуральных масел.

Объектом изучения являются плоды калины обыкновенной, шиповника коричного и лимона обыкновенного, различные сорта чая.

Предметом изучения является антиоксидантная активность исследуемых материалов.

Целью нашей работы явилось изучение антиоксидантной активности растений.

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить особенности калины обыкновенной, лимона, шиповника, чая и их антиоксидантную активность;

2. Определить содержание аскорбиновой кислоты в настоях плодов калины обыкновенной в период созревания;

3. Определить содержание аскорбиновой кислоты в плодах лимона обыкновенного, шиповника коричного и различных сортов чая;

4. Определить содержание полифенольных соединений в различных сортах чая;

5. Изучить влияние компонентов чая на антиоксидантную активность.

Гипотеза работы - если исследуемые растения обладают антиоксидантной активностью, то количество антиоксидантов зависит от вида растения.

Теоретическая значимость - в результате проделанной работы определено содержание аскорбиновой кислоты в калине обыкновенной, лимоне обыкновенном, шиповнике коричном, различных сортах чая.

Практическая значимость - установлено, что компоненты чая снижают антиоксидантную активность, поэтому не рекомендуется употреблять чай после приема пищи.

Глава 1. Литературный обзор. Изучение антиоксидантной активности растительных материалов

Антиоксиданты -- вещества, замедляющие или предотвращающие окисление органических соединений. Они защищают организм от негативных воздействий свободных радикалов. Антиоксидант соединяется со свободным радикалом и ставит заслон разрушительному действию лишнего электрона. С помощью ферментной защитной системы организм преобразует клеточный оксидант в воду и кислород (нерадикал) [1].

1.1 Антиоксиданты растительных материалов

В организме имеется собственная система борьбы с излишним количеством свободных радикалов, но она ослабляется под воздействием загрязненной среды, курения, прямых солнечных лучей и нуждается в поддержке. Было обнаружено, что многие растения содержат вещества флавоноиды - большую группу соединений с полифенольной структурой, которые связывают свободные радикалы, т.е. являются антиоксидантами.

1.1.1 Общая характеристика растительных антиоксидантов

В организме постоянно образуются свободные радикалы, поэтому от них должна существовать антиоксидантная защита, являющаяся одним из важнейших компонентов иммунитета в целом. Важно дополнять свой пищевой рацион природными веществами - антиоксидантами , которые усиливают защиту от свободных радикалов, повышают тем самым иммунитет, устойчивость организма к воздействию неблагоприятных внешних факторов, замедляют процессы старения [8].

Важнейшими антиоксидантами являются: витамины С, Е, в-каротин, селен, биофлавоноиды (витаминоподобные вещества, содержащиеся в кожуре растений - апельсины, лимоны, томаты и прочее). Многие растительные экстракты, витамины, аминокислоты, минералы, микроэлементы обладают антиоксидантными свойствами или непосредственно, или опосредованно, так как входят в состав ферментов-антиоксидантов[3].

В растениях было обнаружено около 5000 флавоноидов - антиоксидантов с широким спектром целебного воздействия. Они обладают сосудорасширяющими, противоопухолевыми, противовоспалительными, бактерицидными, иммуностимулирующими и противоаллергическими свойствами [1].

Антиоксиданты, обнаруженные в растениях, являются полифенолами. Многие травяные добавки -- сибирский женьшень (адаптоген), гингко билоба (стимулятор умственной деятельности), чертополох морской (защищает печень), куркума длинная (противовоспалительное действие) и черника (зрение, ревматоидный артрит) -- помимо своих основных свойств, являются еще и антиоксидантами. В травяных экстрактах биоактивные ингредиенты освобождены от клеточных стенок - за счет этого они легче усваиваются организмом. Чтобы добавка давала максимальный эффект, она должна содержать строго стандартизированное количество биоактивных веществ: сибирский женьшень -- 0,5% элеутерозида Е, гингко билоба -- 24% флавокгликозидов, морской чертополох - 80% силимарина, куркума длинная -- как минимум 80% куркуминоидов, черника -- 25% антоцианидинов. Необходимо выбирать только такие травяные добавки, в которых точно соблюдены все эти показатели [31].

Характеристика антиоксидантов.

Бета-каротин. Каратиноидный предшественник витамина А. Связывает атомарный кислород и пероксильные радикалы. Защищает уязвимую (липидную) оболочку клетки. Содержится в апельсинах, желтых овощах, тыкве, моркови, в сладком картофеле и темно-зеленых овощах, например, в брокколи [50].

Витамин Е (d-альфа токоферол). Главный жирорастворимый антиоксидант. Защищает жирные кислоты внутри и вокруг клеток от свободных радикалов и липидного окисления. Содержится в растительном масле, приготовленном методом холодного прессования; в пшеничных ростках, хлебе и крупах из цельного зерна. [50]

Экстракт зеленого чая. Полифеноловый антиоксидант, богатый катехинами, связывает анионные радикалы, супероксиды, перекись водорода. Экстракт должен содержать как минимум 50 процентов катехинов и полифенолов. Рекомендуемая доза -- 300-700 мг в день [50].

Экстракт чертополоха морского. Главный защитник печени. Экстракт должен содержать 70 или больше процентов силимарина. Рекомендуемая доза -- 300-600 мг в день [50].

Экстракт гингко билоба. Защищает клеточные мембраны от липидного окисления, особенно миелиновую оболочку нервов и клеток мозга. Экстракт, полученный из листьев дерева гингко билоба, содержит 24 процента флавогликозидов. Рекомендуемая доза -- 120мг в день [50].

Экстракт виноградных косточек. Мощный антиоксидант, содержащий 95% процианидов (полифеноловые олигомеры), которые обладают свойством связывать свободные радикалы и подавлять активность коантиновой оксидазы, фермента, включающего цепное производство кислородных радикалов. Экстрагируется из косточек красного винограда. Рекомендуемая доза 50-100 мг в день [50].

Экстракт китайского лимонника. Растение с ярко выраженной способностью защищать печень и обладающее антиоксидантным свойством. Рекомендуемая доза -- 200-300 мг в день [50].

Ликопен. Мощный картиноид, связывающий атомарный кислород и пероксильные радикалы. Защищает липидную оболочку клетки. Содержится в помидорах. Рекомендуемая доза -- 5-10 мг в день [50].

Альфа-липоидная кислота. Липоикная кислота не является витамином, но она существенна для жизнедеятельности организма. Она защищает клетки и преобразует окисленный глютатион в его более функциональную форму. Рекомендуемая доза -- 50-100 мг в день [50].

Селен. Основной минеральный антиоксидант и дезактиватор свободных радикалов. Участвует в синтезе фермента глютатионной перексидазы. Рекомендуемая доза -- 200-400 мг в день (I-селенометионинная форма) [50].

Любой организм можно рассматривать как образец работы сбалансированной и отлаженной антиоксидантной системы, состоящей из многих компонентов - это и витамины (витамины С, Е, Р), и ферменты (глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза), и микроэлементы (селен, цинк), и полифенольные соединения (флавоноиды), и серосодержащие аминокислоты (цистеин, метионин), а также трипептид глутатион. Это только некоторые соединения, обладающие антиокислительным действием. Химическая природа этих соединений разнообразна, среди них есть как водо- так и жирорастворимые компоненты. Основной принцип, на котором строится действие антиоксидантной системы живого организма - это синергизм. Он заключается в том, что компоненты системы работают сообща, восстанавливая друг друга и усиливая эффективность действия [1] .

Природные антиоксидантные системы, выработанные в ходе эволюции, прошли испытание "на прочность" в течение многих миллионов лет. Поэтому выглядит вполне логичным учесть опыт природы и использовать в косметических средствах естественные антиоксидантные комплексы, выделенные, например, из растений. Причин тому несколько:

1. Широкий выбор растений, обладающих не только антиоксидантным действием, но и другими полезными для кожи свойствами. Поэтому из растительного сырья можно готовить полифункциональные препараты;

2. При использовании растений нет риска инфекционного заражения, как в случае использования животного сырья;

3. Доступность растительного сырья [1].

1.1.2 Аскорбиновая кислота как антиоксидант

б-Лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты

Витамин С - мощный антиоксидант. Он играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена и проколлагена, обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов. Аскорбиновая кислота также регулирует свертываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и потивоаллергическое действие [3].

Витамин С является фактором защиты организма oт последствий стресса. Усиливает репаративные процессы, увеличивает устойчивость к инфекциям. Уменьшает эффекты воздействия различных аллергенов. Имеется много теоретических и экспериментальных предпосылок для применения витамина С с целью профилактики раковых заболеваний. Известно, что у онкологических больных из-за истощения его запасов в тканях нередко развиваются симптомы витаминной недостаточности, что требует дополнительного их введения [41].

Витамин С улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть.

Важно, что в присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В1, В2, A, E, пантотеновой и фолиевой кислот. Витамин С предохраняет холестерин липопротеидов низкой плотности от окисления и, соответственно, стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина [3].

Способность успешно справляться с эмоциональным и физическим стрессом в большей степени зависит от витамина С, чем от какого-либо другого витамина. Надпочечники, которые выделяют гормоны, необходимые, чтобы действовать в стрессовых ситуациях, содержат больше аскорбата, чем любая другая часть тела. Витамин С помогает выработке этих стрессовых гормонов и защищает организм от токсинов, образующихся в процессе их метаболизма.

Организм человека не может запасать витамин С, поэтому необходимо постоянно получать его дополнительно. Поскольку он водорастворим и подвержен действию температуры, приготовление пищи с термической обработкой его разрушает [32].

Источники растительные: цитрусовые, овощи листовые зеленые, дыня, брокколи, брюссельская капуста, цветная и кочанная капуста, черная смородина, болгарский перец, земляника, помидоры, яблоки, абрикосы, персики, хурма, облепиха, шиповник, рябина, печеный картофель в "мундире" [41].

Травы, богатые витамином С: люцерна, коровяк, корень лопуха, песчанка, очанка, семя фенхеля, пажитник сенной, хмель, хвощ, ламинария, мята перечная, крапива, овес, кайенский перец, красный перец, петрушка, сосновые иглы, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, плоды шиповника, шлемник, листья фиалки, щавель [30] .

Полное и длительное отсутствие витамина С в рационе или прекращение его усвоения вследствие болезни ведет к возникновению заболевания, известного под названием цинги. Возникновению С-авитаминоза способствуют энергетическая и белковая недостаточность питания, суровые климатические условия и изнуряющий, непосильный труд. Начальные формы дефицита витамина С явление достаточно распространенное. Чаще и в большей степени при аскорбиновом гиповитаминозе отмечаются утомление, снижение устойчивости к холоду и возрастание подверженности к заболеваниям верхних дыхательных путей. Обнаруживается кровоточивость десен при чистке зубов. На коже голени, бедер и спины возникают мелкие кровоизлияния вокруг волосяных фолликулов, отмечается их приподнятость, что воспринимается как гусиная кожа при ознобе. Состояние С - витаминозного дефицита может длительно протекать в скрытой форме, создавая благоприятный фон для формирования атеросклероза, астенического состояния, неврозов, стрессовых реакций. Имеются наблюдения, свидетельствующие о том, что скрытая форма С-витаминной недостаточности является предрасполагающим фактором формирования избыточной массы тела. Возникающие в таком состоянии болезни протекают более тяжело и длительно, чаще возникают осложнения [25].

Важнейшие источники витамина С приведены в приложении 1.

Ученые говорят, что уже давно известно, что для растений витамин С очень важен - он выступает как антиоксидант, помогающий растениям противостоять засухе, озону и активному ультрафиолетовому излучению. Однако до сих пор было неизвестно, что витамин С также форсирует и рост растительных культур [23] .

При длительном хранении овощей, фруктов и ягод их витаминная ценность снижается. Сохранность витамина С зависит также от способа кулинарной обработки продуктов [41].

Суточная потребность взрослого здорового человека в аскорбиновой кислоте колеблется в пределах 70-100 мг [41].

1.2 Биологическое описание растений, обладающих антиоксидантной активностью

1.2.1 Лимон обыкновенный (Citrus limon)

Вечнозеленое дерево семейства рутовых высотой до 5 м. Крона раскидистая, пирамидальная. Листья темно-зеленые, овальной формы, длиной 7-15 см. Они плотные и кожистые, с короткими черешками. На просвет можно увидеть светлые точки - железки, выделяющие эфирные масла. Если слегка потереть поверхность листьев, можно почувствовать легкий цитрусовый запах. Лимон - хорошо известное культурное растение, выращиваемое уже несколько тысячелетий. Происхождение его неизвестно; некоторые ученые считают, что его родина - Северо-Западная Индия. Примерно в начале III века н.э. лимон начали выращивать на юге Италии, в VIII веке - в Египте и Ираке, в конце первого тысячелетия - в Китае. К началу второго тысячелетия арабы распространили его по всему средиземноморскому региону. Христофор Колумб в одной из своих экспедиций привез семена этого растения в Новый Свет. Сейчас лимоны выращиваются во многих странах мира. В России их выращивают в субтропических областях Черноморского побережья. Ветви искривленные, листья глянцевые овальной формы, цветы очень душистые, белого или розового цвета. Белые цветы диаметром 2-3 см появляются в пазухах листьев или на кончиках ветвей, одиночные или собраны в соцветия. Лепестки, а их бывает 4 или 5, обычно слегка закручиваются назад. Запах цветов похож на жасминовый и имеет специфический оттенок, агрессивный у некоторых экземпляров. Каждый цветок держится несколько дней. Опавшие лепестки продолжают пахнуть, поэтому их можно собирать и использовать для ароматизации. Плоды, у некоторых культиваров достигающие диаметра 10 см, окрашены в цвета зеленоватых или желтоватых оттенков. Кожура может быть тонкой или толстой (до 10 мм), с железками, выделяющими эфирные масла.

Селекционерами выведено множество культиваров и получены гибриды с родственными видами. Они отличаются размером и формой, цветом кожуры и мякоти, балансом сладкого и кислого вкуса, количеством семян или их отсутствием, лежкостью и некоторыми другими свойствами [35].

Лимон обыкновенный выращивают в Грузии, на Северном Кавказе, в Молдавии и Средней Азии. Широко культивируют как комнатное растение. В диком виде неизвестен[4].

Используют в пищевой и кондитерской промышленности. Соком мякоти лимона выводят пятна на одежде и других вещах, им чистят ножи, металлические ложки и вилки. Из плодов готовят соки и безалкогольные напитки, применяют в качестве приправы к диетическим блюдам. В косметической практике применяют для удаления веснушек и пигментных пятен, в парфюмерии - для отдушки лосьонов и мазей[22].

Лекарственным сырьем служат свежие плоды.

Из плодов лимона получают эфирное масло, в состав которого входят лимонен (90%), альфа-пинен, гамма-терпинен, фалландерн, метилгептенон, а также октиловый, каприловый и нониловый альдегиды. Лимонный сок содержит лимонную кислоту, сахара, витамины С, А, В и D. В мякоти плода Обнаружены пектиновые вещества, соли калия, меди и другие микроэлементы. В кожуре содержатся витамин Р, флавоновые гликозиды, кумарины и ситостерол [10], [14].

1.2.2 Калина обыкновенная (Viburnuv opulus L.)

Родовое название растения viburnum - от "viere" - вить, плести; "opulus" - древнее латинское название одного из видов клена - из-за сходства с его листьями [16].

Ветвистый кустарник или небольшое дерево семейства жимолостных высотой 1,5-4 м с морщинистой буровато-серой корой, усеянной коричневыми бородавками, и голыми молодыми побегами. Листья супротивные, длиной и шириной 5-10 см, черешковые, широкояйцевидные или округлые, трех- и пятилопастные, сверху почти голые, снизу пушистые, летом зеленые, осенью пурпурные, красные. Цветки белые или бело-розовые, ароматные, собраны в щитковидные соцветия - метелки. Метелки шириной 5-10 см, плоские, находятся наверху облиственных веточек. Краевые цветки соцветия бесплодные, на тонких цветоножках, длиной 1-2 см, белые, плоские шириной 1,3-2,5 см, колосовидный венчик с 5 неравными лопастями служит для привлечения насекомых; остальные срединные цветки обоеполые, сидячие или почти сидячие, белые или розовато-белые, колокольчатые, мелкие (до 0,5 см в диаметре), с широкими тупыми лопастями. Тычинок 5, они в 1,5 раза длиннее венчика [21],[29].

Плоды красные, шаровидные, внутри с одной плоской косточкой диаметром 0,8-1,2 см. На одной кисти бывает 80-100 плодов. Цветет в мае-июне. Созревают в августе-сентябре. Калина плодоносит на 3-4-м году. После созревания плоды калины имеют горьковато-сладкий вкус, поэтому есть поговорка "Не быть калине малиной". Но после первых морозов (или после варки) горечь исчезает и калина становится "малиной", отсюда - "калинка-малинка". Однако по своей полезности калина превосходит малину: железа в ее плодах больше в 1,5 раза, витамина С - в 2, сахаров - даже в 3 раза [21] .

В мире насчитывается около 125 видов калины, в России растет 10, из них самая распространенная калина обыкновенная. Она распространена в европейской части России, особенно в средней полосе, лесной и лесостепной зонах, на Урале и в Сибири. Встречается также в горно-лесных районах Кавказа, Крыма и Восточного Казахстана. В степные районы проникает только по долинам рек. Растет рассеянно в сырых лесах, преимущественно на опушках, полянах, среди зарослей кустарников, на вырубках, по берегам водоемов. Наиболее обильна в долинах рек. Разводят в садах и парках как декоративный кустарник [6].

В коре калины содержатся гликозид вибурнин, дубильные вещества пирокатехиновой группы (около 2%), а также до 6,5% смолы, в состав омыляемой части которой входят органические кислоты: муравьиная, уксусная, изовалериановая, каприновая, каприловая, масляная, линолевая, церотиновая, пальмитиновая, в состав неомыляемой - фитостеролин, фитостерин, тритерпеновые сапонины (около 6%). Содержит иридоидные гликозиды (опулусиридоид, ацетилопулусиридоид), хлорогеновую, неохлорогеновую, кофейную, урсоловую и олеаноловую кислоты, соли валериановой и каприловой кислот, витамины, сахара [2].

Плоды содержат до 32% инвертного сахара, дубильные вещества (до 3%), пектиновые вещества, эфирное масло, фитостерины, аминокислоты, танниды (3%), провитамин А, витамины Р, К, изовалериановую, уксусную и аскорбиновую кислоты. Кроме того, есть пектиновые вещества и органические кислоты. В семенах содержится до 21% жирного масла. Калина выделяет много фитонцидов, убивающих болезнетворные организмы [2].

Плоды калины усиливают работу сердца, оказывают вяжущее, антисептическое, кровоостанавливающее, желчегонное, мочегонное действие, понижают кровяное давление, ускоряют заживление ран, язв, останавливают кровотечения при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки [34].

Кора калины улучшает функции желудка, кишечника, понижает кровяное давление, оказывает противоспазматическое, успокаивающее, кровоостанавливающее, противовоспалительное, антисептическое действие, тонизирует, повышает трудоспособность. Кора калины усиливает также тонус мускулатуры матки и оказывает сосудосуживающее действие, связанное с гликозидом вибурнином, находящимся в коре растения [34].

Страницы: 1, 2, 3