ПОЛИСАХАРИДЫ ТОПИНАМБУРА ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО В УЗБЕКИСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

Корнеплод топинамбура был собран в сентябре 2023 года в Янгикурганском районе Наманганской области. Экстрактивные вещества были извлечены из топинамбура (Helianthus tuberosus L.) с помощью метанола, этилового спирта и воды, и их состав был изучен с качественной точки зрения. Пектиновые вещества были извлечены из частей корней растения с использованием различных экстрагентов и проанализированы с химической точки зрения. Достаточно богатый полисахаридный состав корня топинамбура позволяет рекомендовать его в качестве сырья, богатого биологически активными веществами.

ABSTRACT

The root crop of Jerusalem artichoke was collected in September 2023 in the Yangikurgan district of the Namangan region. Extractive substances were extracted from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) with methanol, ethanol and water and their composition was studied from a qualitative point of view. Pectin substances were extracted from parts of the plant roots using various extractants and analyzed from a chemical point of view. The sufficiently rich polysaccharide composition of Jerusalem artichoke root allows us to recommend it as a raw material rich in biologically active substances.

Ключевые слова. Топинамбур, Helianthus tuberosus L., экстрактивные вещества, экстрагент, пектиновые вещества, инулин.

Keywords. Topinambur, Helianthus tuberosus L., extractives, estrogen, pectin, inulin.

Введение Топинамбур - многолетнее клубневое растение, относящееся к отделу Покрытосеменные, классу Магнолии, семейству Астровые, насчитывает более 100 видов, и только два из них - Helianthus annus L - подсолнечник и Helianthus tuberosus L. (топинамбур) являются наиболее важными [1-2].

Топинамбур был завезен из Северной Америки в Европу после открытия Америки. В Европу его завезли французы в 1605 году. Растение в Париже назвали топинамбуром в честь названия племени.

Имеются сведения о завозе и распространении топинамбура в Узбекистан и Россию из Германии, а также в некоторых источниках из Китая через Казахстан. В Узбекистане топинамбур известен как «земляная груша».

Биологические добавки на основе топинамбура повышает иммунитет и  работоспособность организма, предотвращают стрессы, помогают организму реабелетации (восстановиться) при отравлении (интоксикации) и радиации, регулируют углеводный и жировой обмен и обладают свойством предохранять организм от отравлений благодаря своему антитоксическому действию [3].

В народной медицине соки и настойки из топинамбура применяют для лечения гнойных ран и язв, а также для поддержания аскорбиновой кислоты в организме [4].

Топинамбур кроме инулина содержит большое количество пектина.

Авторы изучили влияние пектина, полученного из различного сырья, на возбудителей острых кишечных инфекций (дизентерии, сальмонеллеза). Согласно результатам, антибактериальное действие в отношении Shigella и Salmonellа четко проявлялось в растворах пектиновых веществ в концентрации 2% и более. Побочных эффектов на фоне применения препарата не выявлено [5,6].         

Экспериментальная часть.

Выделение пектиновых веществ.

В реакционный колбу внесли 100 г промытого сырья и заливали 0,8 %-ный раствор шавелевой кислоты и оксалата аммония взятых в соотношении 1:1 при гидромодуле (1:10), в вторую колбу также внесли 100 г промытого сырья и добавляли 0,8 % раствора соляной кислоты при гидромодуле 1:8 и экстрагировали на водяной бане при  75⁰ C в течение 5-6 час. Затем экстракт отделили, и остаток сырья последовательно экстрагировали смесью 0,8%-ной раствора щавелевой  кислоты и оксалата аммония (1:1) в тех же условиях, дважды по 500 мл. Экстракты объединяли, упаривали, диализовали против проточной воды (8 часов). После этого центрифугировали, упаривали, доводили объем до 100 мл и осаждали спиртом (1:5), т.е. осадок отделили фильтрованием, высушивали спиртом, выход-0,64 г (2,44%) и 1,01 г (3,86 %) соответственно.

Определение физико-химических показателей пектина.

Функциональные группы в пектиновых веществах, полученных из топинамбура, определяли титрометрическим и кондуктометрическими методами, а их молекулярную массу определяли вискозиметрическим методом  [7-11].

Гидролиз пектиновых веществ.

0,1 г пектиновых веществ гидролизовали 4мл 2 н Н₂SO₄, 24 часа при 100⁰ С в запаянной ампуле. Затем ампулу вскрывали, содержимое переносили в стакан и нейтрализовали BaCO₃,  раствор отфильтровали и деионизировали катионитом КУ-2 (Н⁺), гидролизат упаривали и анализировали бумажной хроматографией нисходящим методом. Для  хроматографии использовали бумагу - FN-N11,12 (Filtrax) и систему бутанол-1-пиридин-вода (6:4:3). Время хромотографирования-18 час. Хроматограмму по истечении данного времени высушивали, опрыскивали проявителем анилин - фталат - кислый, высушивали и проявляли в сушильном шкафу при 110⁰С.

Получение пектовой кислоты.

Пектиновую кислоту получали двумя разными способами по реакции активного гидролиза пектиновых веществ. Полученная пектиновая кислота содержит сахар-сырец. Чтобы избавиться от них, пектиновую кислоту переосаждали спиртом и ацетоном. Полученная пектиновая кислота имеет характер динамического гидрогеля высокой вязкости. Получение пектовой кислоты основано на следующей реакции деэтерификации пектина в присутствии щелочи:

В результате реакции деэтерификации все этерифицированные карбоксильные группы пектина превращаются в полноценные карбоксильные группы. В то же время пектиновая кислота не содержит сложноэфирных групп (-ОСН₃). Пектовая кислота образует прочный комплекс и имеет очень низкую растворимость в воде – 0,5%. Выход составляет 55-65%. Результаты представлены в таблице 3.

Обсуждение результатов.

С целью определения наличия биологически активных веществ в растении топинамбура экстрагировали и анализировали  экстрактивные вещества надземной и корневищной частей растения. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Количество экстрактивных веществ в составе топинамбура

Из корнеплода топинамбура выделены пектиновые вещества на основе различных эстрогентов. Процесс экстракции преимущественно проводился в сильнокислой (НСl), слабокислой (H₂C₂O₄) - шавелевой кислоте и средах нейтральной оксалата аммония.

Молекулярную массу пектина полученного из клубни топинамбура определяли вискозиметрическим методом по уравнению Марка-Куна-Хаувинка [7-10].

 ;

где [η] - внутренняя или характеристическая вязкость ( )
К - коэффициент, постоянный для растворов полимергомологического ряда в данном растворителе (из литературных данных К= 1,1·10^-5); и α -  величина, характеризующая форму макромолекул в растворе и связанная с гибкостью цепей (α =1,22). Для пектинов по Гликману и Орлову уравнение Марка - Куна- Хаувинка (растворитель - 1% раствор NaCl) выглядит следующим образом:

Таким образом, при характеристической вязкости ([η]=1,9 дл/г) средняя молярная масса, рассчитанная по уравнению Марка-Хаувинка-Куна, для пектинов, выделенных из плодов топинамбура, составила 22121 г/моль (Да). Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Некоторые физико-химические свойства пектиновых веществ, выделенных из корневищ (Helianthus tuberosus). Гидромодуль 1:10 и 1:8

* - литературные данные.

Установлено, что содержание уронидных составляющих в пектиновых веществах, выделенных в разных средах, составляет 80%, а значения их эквивалентных масс близки друг к другу.

В эксперименте методом гидролиза определяли моносахаридное содержание пектина топинамбура определяли методом бумажной хроматографии. Согласно результатам состав состоит из: галактозы, глюкозы, арабинозы, уроновых кислот и оптический показатель преломления [α]_D²⁰ -75⁰ (С.0,5, вода).

Полученный пектин – представляет  собой аморфный порошок серо-коричневого цвета, без запаха и кислого вкуса.

Из пектинового вещества полученного путём полимераналогичных реакции (деэтерификацией) получали пектиновую кислоту и сравнивали ее функциональные группы с экспериментальными результатами пектинового вещества, полученными в эксперименте. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Некоторые физико-химические характеристики пектиновой кислоты, полученной из пектина топинамбура

Заключение. Топинамбур обладает множеством положительных качеств, он экологически безвреден. Кроме того, технологическая простота производства этой биологически активной добавки, невысокая стоимость препарата и широкий спектр применения в практическом здравоохранении позволяют рассматривать пектин содержащийся в сиропе топинамбура, как эффективный препарат при лечении легкой степени тяжести и среднетяжелые формы острых кишечных инфекций.

Список литературы:

1. Химический состав пищевых продуктов. Под ред. Покровский А.А. -М.: Пищевая промышленность. 1976.
2. Норкулова К.Т., Сафаров Ж.Э. Сушка сырья: клубней топинамбура и плодов шиповника: Монография. -Ташкент, 2015. -123 с.
3. Останакулов Т., Эльмуродов А. Научное обоснование технологии выращивания топинамбура и особенности семеноводства в Зеравшанской долине. Ташкентский государственный экономический университет. Отрасль топинамбура в Узбекистане: достижения и перспективы. Научный сборник. 2011 год. 21-94 с.
4. Исследование топинамбура и его применение в медицине.html? страница = 2.
5. Потиевский Е.Г., Дроздов В.Н. Я доктор. Применение пектина и комплексная терапия страусино-собачьей инфекции и раннего начала инфекции // Омск. Детские инфекции, 2012. № 4. С. 64.
6. Потиевский Э.Г., Ашубаева З.Д., Рахимов Д.А., Исмаилхаджаева Г.Г., Рахимова А.Х., Камилова С.А. Бактерицидное действие пектинов  // Ташкент. Медицинский журнал Узбекистана, 1991. № 7. С. 20.
7. Аймухаммедова Г.Б. Алиева Д.Е., Шелухина Н.П. «Свойства и применение пектиновых сорбентов». Илим Фрунзе. 1984 г.
8. З.К. Мухиддинов и д-р. Моносахаридный состав и гидродинамические свойства промышленных пектиновых веществ. //XPS. 1990. 455 с.
9. Шелухина, Н.П. Пектины и параметры его получения / Н.П. Шелухина, Р.Ш. Абаева, Г.Б. Аймухамедова. – Фрунзе, 1987. − 108 с.
10. Донченко Л.В. Пектин: основные свойства, получение и применение / Л. Донченко, Г. Г. Фирсов. - Москва: ДеЛи принт. 2007. -276 с.