КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ АМИНОКИСЛОТ И ВИТАМИНОВ В РАСТЕНИИ Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyte

АННОТАЦИЯ

Методом ВЭЖХ изучен аминокислотный и витаминный профиль надземной части растения Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyte произрастающего в Республике Узбекистан. В надземных частях растения обнаружены 20 белок составляющих аминокислот, содержание которых в 1,8 раза больше, чем в цветках. В стеблях преобладают пролин, серин и валин, а в цветках - только серин. В стеблях и цветках обнаружены все незаменимые аминокислоты. Содержание незаменимых аминокислот в стеблях превышает их содержание в цветках в 1,83 раза. Из водорастворимых витаминов обнаружены В₁, В₂, В₃, В₆, В₉ и С. В цветках обнаружено в 4,5 раза больше витаминов, чем в стеблях. В цветках преобладают витамины С и В₆, а в стеблях основным витамином по содержанию является витамин В₂. Таким образом, стебли и цветки растения характеризуются определённым профилем аминокислот и водорастворимых витаминов. 

ABSTRACT

The amino acid and vitamin profile of the aboveground parts of the Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti plant growing in the Republic of Uzbekistan was studied using HPLC. Twenty protein-component amino acids were detected in the aboveground parts of the plant, with a content 1.8 times higher than that of the flowers. Proline, serine, and valine predominate in the stems, while serine is the only amino acid found in the flowers. All essential amino acids were found in the stems and flowers. The content of essential amino acids in the stems exceeds their content in flowers by 1.83 times. Water-soluble vitamins B₁, B₂, B₃, B₆, B₉ and C were detected. The flowers contained 4.5 times more vitamins than the stems. Vitamins C and B₆ predominate in the flowers, while vitamin B₂ is the main vitamin found in the stems. Thus, the stems and flowers of the plant are characterized by a specific profile of amino acids and water-soluble vitamins.

Ключевыеслова: Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti, экстракт, ВЭЖХ, аминокислоты, витамины.

Keywords: Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti, extract, HPLC, amino acids, vitamins.

Введение

Schoenoplectu slacustris subsp. hippolyti (V.I.Krecz.) Kukkonen (Scirpushippolyti V.I.Krecz.) являясь подвидом Schoenoplectus lacustris относится к семейству Cyperaceae рода Schoenoplectus. Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (Камыщ Ипполита) многолетнее растение, естественный ареал простирается от Центральной России до Северного Кавказа, Центральной Азии и Дальнего Востока [1- 6].  Стебели серовато-зелёного цвета, высотой 80-150 см,  4-12 мм в диаметре. Соцветие до 80-90 мм, колоски одиночные или по 2-5. Чешуи яйцевидные или обратно-яйцевидные, длиной 3-4 мм, рыльце по 2-3. Цветение и плодоношение происходит с августа по сентябрь. Обычно встречается в береговых линиях озёр и ручей, родников и в предгорьях [7, 8].

Химические компоненты Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (V.I. Krecz.) Kukkonen недостаточно изучены, а вторичные метаболиты Schoenoplectus lacustris описаны в литературе. Из водных и спиртовых экстрактов  Schoenoplectus lacustris выделено и характеризовано 49 вторичных метоболитов. Свободные и гликозилированные полифенолы представлены производными бензойной и протокатехиновой кислот, пирокатехина и бензилового спирта. Из производных коричной кислоты обнаружены кумаровая кислота, феруловая кислота, кофейная кислота, синаповая кислота и их метиловые эфиры и гликозиды. Также обнаружено несколько производных фенилпропионовой кислоты. Представителями флавоноидов обнаруженных в Schoenoplectus lacustris являются лютеолин, кемпферол, трицин, кверцетин, трицин, хризориол и их производные. Кроме того, обнаружены халконы и несколько производных С13 нор-изопреноидов [9].

Целью данного исследования является изучение аминокислот и водорастворимых витаминов надземной части  Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (V.I.Krecz.) Kukkonen, произрастающего в окрестностях города Чирчик Ташкентской области Республики Узбекистан.

Материалы и методы

Растение Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (V.I.Krecz.) Kukkonen было собрано в окрестностях города Чирчик Ташкентской области Республики Узбекистан в 2025 году. Собранные образцы растения сушили в темном помещении вдали от солнечных лучей.

Определение аминокислотной последовательности. Осаждение белков и пептидов водного экстракта образцов растения проводили в центрифужных стаканах. К 1 мл исследуемому образцу добавляли по 1 мл 20%-ного водного раствора трихлоруксусной кислоты и оставляли в течении 10 минут. Осадок отделяли центрифугированием при 8000 об/мин в течение 15 минут. Отделив 0,1 мл супернатанта, высушивали лиофильно. Затем гидролизат упаривали, полученный сухой остаток растворяли в смеси триэтиламин-ацетонитрил-вода (1:7:1) и высушивали. Для нейтрализации кислоты эту операцию повторяли дважды. Фенилтиокарбамил производные (ФТК) аминокислот получали реакцией с фенилтиоизоцианатом по методу Steven A. Cohen, Daniel J. Strydom [10]. Калибровочные растворы стандартной смеси аминокислот готовили в диапазоне концентраций 0,01–1,0 мг/мл. Для каждой аминокислоты строили индивидуальный калибровочный график зависимости площади пика от концентрации. Коэффициент корреляции (R²) составлял 0,995–0,999, что подтверждает линейность метода в исследуемом диапазоне. Все измерения проводили не менее чем в трёх независимых повторностях (n=3). Идентификацию ФТК-производных аминокислот проводили методом ВЭЖХ на хроматографе Agilent-1200 с колонкой DiscoveryHSC18 и DAD детектором [11]. Раствор А: 0,14М CН₃СOONa + 0,05% ТЭА рН 6,4, В:CH₃CN. Скорость потока 1,2 мл/мин, поглощение 269 нм. Градиент %B/мин: 1-6%/0-2.5мин; 6-30%/2.51-40мин; 30-60%/40,1-45мин; 60-60%/45,1-50мин; 60-0%/50,1-55мин (рис. 1 и 2).

Определение водорастворимых витаминов. 1 г образцов растения взвешивали на аналитических весах и помещали в коническую колбу объемом 300 мл. К ней добавляли 50 мл 40%-ного раствора этанола. Смесь нагревали с магнитной мешалкой и обратным холодильником в течение 1 часа при интенсивном перемешивании, а затем перемешивали при комнатной температуре в течение 2 часов. Смесь отстаивали и фильтровали. Оставшуюся часть дважды экстрагировали с 25 мл 40%ного этанола.

Рисунок 1. Хроматограмма аминокислот в стеблях Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti

Рисунок 2. Хроматограмма аминокислот в цветках Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti

Фильтраты объединяли и переносили в мерную колбу объемом 100 мл, доводя объем до метки 40%-ным этанолом. Полученный раствор центрифугировали при 7000 об/мин в течение 10 минут. Супернатант отбирали для анализа. Стандартные растворы витаминов В₁, В₂, В₃, В₆, В₉, В₁₂ и С были приготовлены из аналитически чистых веществ путём точного взвешивания и растворения в соответствующих растворителях. Учитывая чувствительность витаминов к свету и температуре, растворы хранили в тёмных условиях при температуре +4 °C. Приготовленные стандартные растворы использовали для построения калибровочных графиков при последующем количественном анализе методом ВЭЖХ. В качестве элюентов для определения водорастворимых витаминов использовали ацетатную буферную систему и ацетонитрил. Водорастворимые витамины определяли на хроматографе Agilent-1200 с колонкой Exlipse XDB C18 и DAD детектором при 250 нм.   Скорость потока - 0,8 мл/мин.  Элюент: ацетатный буфер / ацетонитрил в градиентном режиме: 0-5 мин - 96:4; 6-8 мин - 90:10; 9-15 мин - 80:20; 15-17 мин - 96:4.  Температура термостата колонки-25 °C.  Объём вводимой пробы (инъекционный объём) - 5 мкл. Все измерения проводили не менее чем в трёх независимых повторностях (n = 3) (рис. 3 и 4).

Рисунок 3. Хроматограмма витаминов в стеблях Schoenoplectus lacustris subsp. Hippolyti

Рисунок 4. Хроматограмма витаминов в цветках Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti

Обсуждение результатов

В результате анализов в стеблях и цветках Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti определено содержание 20 белок образующих аминокислот (Табл. 1). В стеблях (88,32 мг/г) общее содержание аминокислот больше, чем в цветках (49,57 мг/г). Можно заметить что, количество обнаруженных аминокислот сильно варьируют в сравнении друг с другом. В наибольших количествах обнаружены в стеблях пролин(13,85 мг/г), серин (12,15 мг/г) и валин (11,13 мг/г), а в цветках   серин (12,54 мг/г). Серосодержащие аминокислоты цистеин и метионин обнаружены в наименьших количествах.

Таблица 1.

Содержание аминокислот в Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (мг/г)

В изученных образцах обнаружены все незаменимые аминокислоты. Содержание незаменимых аминокислот в стеблях в 1,83 раза больше, чем в цветках (рис 5.).

В стеблях количество незаменимых аминокислот возрастает в следующем порядке: метионин  < лизин < фенилаланин < триптофан < треонин < гистидин < лейцин < изолейцин < валин, а в цветках лизин < метионин  < триптофан < гистидин < треонин < фенилаланин < лейцин < валин < изолейцин. Стебли характеризуются более высоким содержанием валина и изолейцина.

Также был изучен качественный и количественный состав водорастворимых витаминов в стеблях и цветках Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti [12].  В результате анализов определено содержание водорастворимых витаминов В₁, В₂, В₃, В₆, В₉ и С (рис 6.).  В цветках (54,8 мг/кг) обнаружено 4,5 раза больше витаминов, чем в стеблях (12,12 мг/кг).В цветках преобладают витамины С (24,5 мг/кг) и В₆(23,3 мг/кг). Концентрация витаминов С и В₆ на 8,8-172 раза больше чем остальные водорастворимые витамины.

Рисунок 5. Содержание незаменимых аминокислот в Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti(мг/г)

В стеблях основным витамином по содержанию является витамин В₂(8,21 мг/кг). В стеблях отсутствует витамин В₁, а концентрация витамина В₃ составляет 0,05 мг/г.

Рисунок 6. Содержание витаминов в Schoenoplectus lacustris subsp. Hippolyti (мг/г)

Выводы

Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии изучен состав аминокислот и водорастворимых витаминов Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (V.I.Krecz.) Kukkonen в Ташкентской области Республики Узбекистан. В стеблях и цветках растения обнаружено 20 аминокислот. Преобладающими аминокислотами в стеблях и цветках являются пролин, серин и валин. Из водорастворимых витаминов витаминов обнаружены В₁, В₂, В₃, В₆, В₉ и С. Обнаруженные концентрации аминокислот и витаминов в надземной части растения Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti могут служить основанием для предложения этого растения в качестве сырья для приготовления различных биологически активных добавок и препаратов.

Список литературы:

1. Govaerts R., Simpson D.A. World Checklist of Cyperaceae. Sedges. Kew: The Board of Trustees of the Royal Botanic Gardens, 2007. 765 p.
2. Пережогин Ю.В., Бородулина О.В., Ерохин Н.Г., Кубентаев С.А. Флористические находки на территории Казахстана // Вестник Карагандинского университета. 2023. № 3(111). С. 138–146. DOI: 10.31489/2023BMG3/138-146.
3. Baasanmunkh Sh., Magsar U., Batlai O., Choi H.J. et al. Flora of Mongolia: annotated checklist of native vascular plants // PhytoKeys. 2022. Vol. 192. P. 63–169. DOI: 10.3897/phytokeys.192.79702.
4. Danylyk I.M., Olshanskyi I.G. Synopsis of the order Juncales (Liliopsida) in Ukraine // Biosystems Diversity. 2021. Vol. 29, № 4. P. 354–366. DOI: 10.15421/012145.
5. Lapirov A.G., Belyakov E.A., Lebedeva O.A. et al. Effect of algicide based on metabolites, allelochemicals of aquatic plants on seed germination and the development of seedlings of three species of helophytes (including Schoenoplectus lacustris) // Inland Water Biology  2023. . Vol. 16, № 6. P. 1062–1071. DOI: 10.31857/S0320965223060207.
6. Mazurkiewicz-Zapałowicz K., Rybińska A., Łopusiewicz Ł. Microscopic fungi on Schoenoplectus lacustris in Płociczno and Płociowe lakes in Drawa National Park (northwest Poland) // Acta Mycologica. 2017. Vol. 52, № 2. DOI: 10.5586/am.1099.
7. Egorova T. Synopsis taxonomica generis Schoenoplectus (Reichenb.) Palla (Cyperaceae) florae Eurasiae borealis // Novosti sistematiki vysshikh rastenii. 2005. Vol. 37. P. 49–79.
8. Nyambayar D. Taxonomy of Mongolian Bulrushes (Cyperaceae Juss.) // Mongolian Journal of Biological Sciences. 2005. Vol. 3, № 1. P. 47–48. DOI: 10.22353/mjbs.2005.03.07.
9. D’Abrosca B., Dellagreca M., Fiorentino A., Pacifico S., Scognamiglio M., Monaco P. Chemical Constituents of the Aquatic Plant Schoenoplectus lacustris: Evaluation of Phytotoxic Effects on the Green Alga Selenastrum capricornutum // Journal of Chemical Ecology. 2006. Vol. 32, № 1. P. 81–96. DOI: 10.1007/s10886-006-9354-y.
10. Cohen S.A., Strydom D.J. Amino acid analysis utilizing phenylisothiocyanate derivatives // Analytical Biochemistry. 1988. Vol. 174, № 1. P. 1–16.
11. Карабаева Р.Б., Ибрагимов А.А., Назаров О.М. Определение содержания химических элементов и аминокислот в Prunus persica var. nectarina // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2020. № 9(75). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10659 (дата обращения: 21.02.2026).
12. Nazarov O.M., Yusupov I.A. Cyperaceae oilasiga Schoenoplectus lacustris subsp. hippolyti (V.I. Krecz.) Kukkonen o‘simligida uglevod, flavonoid va vitaminlar tarkibi tahlili hamda tibbiy-biologik ahamiyati // Acta CAMU. 2025. Vol. 4, № 12. P. 292–297. DOI: 10.5281/zenodo.17950232.