Влияние разных способов обработки на фитохимический состав листьев и шишек хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Уже с давних времен установлено, что в лекарственных растениях содержится большое количество активных соединений, которые используются для лечения многих заболеваний. Впервые проведено сравнительное изучение листьев и шишки хмеля обыкновенного по накоплению фитохимических веществ. Были подобраны коммерческие препараты биостимуляторов роста (гибберсиб, эпин-экстра) и био-удобрение (пудрет). Установлено, что хмель, выращенная в условиях Татарстана, обладает богатым фитохимическим составом и большим содержанием биоактивных веществ. Может быть рекомендована в качестве ресурса, что позволит фармакологическую промышленность наиболее качественным сырьем.

Цель исследования. Осуществить сравнительный анализ фитохимических составов листьев и шишек хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.) при различных методах их обработоки.

Материалы и методы исследований. В мае 2023 года в лабораторных условиях была произведена посадка корневищных черенков хмеля в закрытом грунте. В соответствии со схемой эксперимента по первому варианту корневищные черенки были посажены в горшки с почвой, в которой содержался пудрет (био-удобрение из высушенного в СВЧ-лучах птичьего помета, состоит из 88.4% органического вещества, 4.59% азота, 1.80% калия, 3.70% фосфора) в количестве 10 г на 1 кг почвы. По второму способу корневищные черенки хмеля были обработаны гибберсибом (666,6 мкг/л) посредством опрыскивания, по третьему способу они были обработаны эпин-экстра (500 мкл/л) аналогично посредством опрыскивания.

Через 4 недели образцы, обработанные по всем вариантам, и контрольный образец были пересажены в открытый грунт. (кислотность почвы составляла 6.9, концентрация органического вещества (гумуса) – 1,96%, нитратного азота – 35,5 мг/кг, аммиачного азота – 11,3 мг/кг, подвижного фосфора – 584 мг/кг, обменного кальция – 13,25 ммоль/100 г, обменного магния – 1,5 ммоль/100 г).

Пробы для анализа (листья и шишки) были извлечены спустя 12 недель с момента их посадки в открытом грунте (средняя ночная температура составила +140С).

Фитохимический состав в листьях и в шишках определяли спектрофотометрическими методами описано в исследовании Аль Хуссейн и соавторы (2023).

Опыты проводили в шести биологических повторностях. Статистическую обработку данных осуществлялась с использованием программы Excel 2016. Достоверность различия определялась по критерию Манна-Уитни с р ≤ 0,05.

Результаты. Эпин-экстра увеличивал преимущественно концентрацию флавоноидов, дубильных веществ и витамина B2 в образцах, гибберсиб увеличивал концентрацию фенольных соединений, каротиноидов, сахаров и белков, пудрет увеличивал концентрацию витамина С, каротиноидов, витамина B2 и белков.

Заключение. В наших исследованиях можем сделать вывод, что экстракты хмеля имеют более широкий потенциал для использования в области медицины и пищевых технологий, чем просто ферментация, а это связано с возможностью улучшения содержание полезных первичных и вторичных веществ с использованием синтетических регуляторов роста и био-удобрение. Большое количество листьев хмеля остается неиспользованным побочным сельскохозяйственным продуктом, но по нашими исследованиями доказали возможность использования листьев хмеля в качестве источника первичных и вторичных метаболитов в медицине (в качестве седативного, антимикробного, мочегонного, противовоспалительного средства при лечении гастритов, циститов, уретритов, заболеваниях почек, печени и желчного пузыря) и пищевой промышленности (пивоваренной промышленностях, в пекарном производстве).

Об авторах

Аль Хуссейн Далаль

Казанский федеральный университет; Университет Аль-Фурат

Автор, ответственный за переписку.
Email: dalal.matar91@gmail.com

аспирант, кафедра ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии; ассистент, факультет сельского хозяйства

Россия, ул. Кремлевская 18, г. Казань, 420008, Российская Федерация; Дейр-эз-Зор, Сирийская Арабская Республика

Алмуграби Есраа

Казанский федеральный университет

Email: esraaalmgrabe@gmail.com

старший преподаватель кафедры ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии

 

Россия, ул. Кремлевская 18, г. Казань, 420008, Российская Федерация

Антонина Анатольевна Мостякова

Казанский федеральный университет

Email: runga540@mail.ru

доцент кафедры ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии

 

Россия, ул. Кремлевская 18, г. Казань, 420008, Российская Федерация

Ольга Арнольдовна Тимофеева

Казанский федеральный университет

Email: otimofeeva2008@mail.ru

доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии

 

Россия, ул. Кремлевская 18, г. Казань, 420008, Российская Федерация

Список литературы

  1. Алмуграби, Е. (2021). Фитохимический состав и антиоксидантный статус Brassica oleraceae L. при действии природных и синтетических регуляторов роста растений: Дис. … к-та биол. наук. Казань, 170 с.
  2. Киреева, Т. Б. & Китова, Е. А. (2006). Экологически онтогенетические особенности накопления дубильных веществ в траве душицы обыкновенной в условиях Удмуртии. Биология, (10), 85-96.
  3. Маланкина, Е. Л. Лекарственное применение хмеля. https://www.greeninfo.ru/lianes/humulus_lupulus.html/Article/_/aID/5359
  4. Сажина, Н. Н. & Мисин, В. М. (2011). Измерение суммарного содержания фенольных соединений в различных частях лекарственных растений. Химия растительного сырья, (3), 149-152. EDN: https://elibrary.ru/OHSURD
  5. Шафикова, С. Ф. (2013). Фармакогностическое изучение листьев хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.): Дис. … к-та фарм. наук. Самара, 181 с. EDN: https://elibrary.ru/YGMBGB
  6. Astray, G. & Gullón, P. & Gullón, B. & Munekata, P. E. & Lorenzo, J. M. (2020). Humulus lupulus L. as a natural source of functional biomolecules. Appl. Sci., 10, 5074. https://doi.org/10.3390/app10155074 EDN: https://elibrary.ru/HVXHXH
  7. Colville, L. & Smirnoff, N. (2008). Antioxidant status, peroxidase activity, and PR protein transcript levels in ascorbate-deficient Arabidopsis thaliana vtc mutants. Journal of Experimental Botany, 59(14), 3857-3868. https://www.jstor.org/stable/24037641
  8. Carbone, K. & Gervasi, F. (2022). An Updated Review of the Genus Humulus: A Valuable Source of Bioactive Compounds for Health and Disease Prevention. Plants, (11), 3434. https://doi.org/10.3390/plants11243434 EDN: https://elibrary.ru/UHHOVD
  9. Dedei, A. J. (2021). Assessment of mineral nutrient impact on metabolites accumulation in kale (Brassica oleracea var. sabellica). Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 13(3), 208-224. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2021-13-3-208-224 EDN: https://elibrary.ru/GFXXKY
  10. Faivre, C. & Ghedira, K. & Goetz, P. et al. (2007). Humulus lupulus L. Phytothérapie, 5(2), 86-89. https://doi.org/10.1007/s10298-007-0217-7
  11. Farag, M. A. & Porzel, A. & Schmidt, J. et al. (2011). Metabolite profiling and fingerprinting of commercial cultivars of Humulus lupulus L. (hop): a comparison of MS and NMR methods in metabolomics. Metabolomics, 8(3), 492-507. https://doi.org/10.1007/s11306-011-0335-y EDN: https://elibrary.ru/IDBQZY
  12. Finkelstein, R. R. & Gampala, S. S. L. & Rock, C. (2002). Abscisic Acid Signalling in Seeds and Seedlings. The Plant Cell, 18, 15-45. https://doi.org/10.1105/tpc.010441
  13. Gao, H. & Zhang, Z. & Lv, X. & Cheng, N. & Peng, B. & Cao, W. (2016). Effect of 24-epibrassinolide on chilling injury of peach fruit in relation to phenolic and proline metabolisms. Postharvest Biology and Technology, 111, 390-397.
  14. Kopsell, D. A. & Lefsrud, M. G. & Kopsell, D. E. & Curran Celentano, J. (2005). Air temperature affects biomass and carotenoid pigment accumulation in kale and spinach grown in a controlled environment. Hortscience, 40(7), 2026-2030. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.40.7.2026 EDN: https://elibrary.ru/MFRVSL
  15. Bocquet, L. & Sahpaz, S. & Hilbert, J. L. & Rambaud, C. (2018). Humulus lupulus L., a very popular beer ingredient and medicinal plant: overview of its phytochemistry, its bioactivity, and its biotechnology. Phytochem Rev, (17), 1047-1090. https://doi.org/10.1007/s11101-018-9584-y EDN: https://elibrary.ru/KKXZIB
  16. Lyu, J. I. & Ryu, J. & Seo, K. S. & Kang, K. Y. & Park, S. H. & Ha, T. H. & Ahn, J. W. & Kang, S. Y. (2022). Comparative Study on Phenolic Compounds and Antioxidant Activities of Hop (Humulus lupulus L.) Strobile Extracts. Plants, (11), 135. https://doi.org/10.3390/plants11010135 EDN: https://elibrary.ru/CWQHXA
  17. Maša, K. & Eva, Š. & Iztok, J. K. & Željko, K. & Urban, B. (2019). Hop Compounds: Extraction Techniques, Chemical Analyses, Antioxidative, Antimicrobial, and Anticarcinogenic Effects. Nutrients, (11), 257. https://doi.org/10.3390/nu11020257
  18. Muzykiewicz, A. & Nowak, A. & Zielonka-Brzezicka, J. & Florkowska, K. & Duchnik, W. & Klimowicz, A. (2019). Comparison of antioxidant activity of extracts of hop leaves harvested in different years. Herba Pol, 65, 1-9. https://doi.org/10.2478/hepo-2019-0013
  19. Mozafar, A. (2008). Nitrogen fertilizers and the amount of vitamins in plants. Plant Nutrition, 16(12), 2479-2506. https://doi.org/10.1080/01904169309364698
  20. Nionelli, L. & Pontonio, E. & Gobbetti, M. & Rizzello, C. G. (2018). Use of hop extract as antifungal ingredient for bread making and selection of autochthonous resistant starters for sourdough fermentation. Int. J. Food Microbiol, 266, 173-172. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2017.12.002
  21. Okafor, V. N. & Anyalebechi, R. I. & Okafor, U. W. & Okonkwo, C. P. & Obiefuna, J. N. et al. (2020). Phytochemical Constituents of Extracts of Hops and Some Potential Nigerian Hop Substitutes: A Comparative Study in Beer Brewing. Int J Biol Chem Res, 11(1), 1-7. https://www.researchgate.net/publication/350005833
  22. Al Hussein, D. & Almugrabi, E. & Mostyakova, A. & Timofeeva, A. (2023). Phytochemical composition of Humulus Lupulus L. in ontogeny under different treatments. E3S Web of Conferences, 381, 01022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338101022 EDN: https://elibrary.ru/KDHRXU
  23. Quifer-Rada, P. & Vallverdú-Queralt, A. & Martínez-Huélamo, M. & Chiva-Blanch, G. & Jáuregui, O. & Estruch, R. & Lamuela-Raventós, R. (2015). A comprehensive characterisation of beer polyphenols by high resolution mass spectrometry (LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS). Food Chem, 169, 336-343. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.07.154
  24. Rodolfi, M. & Barbanti, L. & Giordano, C. & Rinaldi, M. & Fabbri, A. & Pretti, L. & Casolari, R. & Beghé, D. & Petruccelli, R. & Ganino, T. (2021). The Effect of Different Organic Foliar Fertilization on Physiological and Chemical Characters in Hop (Humulus lupulus L., cv Cascade) Leaves and Cones. Appl. Sci., (11), 6778. https://doi.org/10.3390/app11156778 EDN: https://elibrary.ru/NIVHWI
  25. Stanius, Ž. & Dūdenas, M. & Kaškonienė, V. & Stankevičius, M. M. & Skrzydlewska, E. & Drevinskas, T. & Ragažinskienė, O. & Obelevičius, K. & Maruška, A. (2022). Analysis of the Leaves and Cones of Lithuanian Hops (Humulus lupulus L.) Varieties by Chromatographic and Spectrophotometric Methods. Molecules, 27, 2705. https://doi.org/10.3390/molecules27092705 EDN: https://elibrary.ru/CMGBSD
  26. Schmidt, S. & Zietz, M. & Schreiner, M. & Rohn, S. & Kroh, L. & Krumbein, A. (2010). Genotypic and climatic influences on the concentration and composition of flavonoids in Kale (Brassica oleracea var. sabellica). Food Chemistry, 119, 1293-1299. https://doi.org/10.1021/jf9033909 EDN: https://elibrary.ru/NAZVGT
  27. Wei, S. & Sun, T. & Du, J. & Zhang, B. & Xiang, D. & Li, W. (2018). Xanthohumol, a prenylated flavonoid from Hops, exerts anticancer effects against gastric cancer in vitro. Oncol. Rep., 40, 3213-3222. https://doi.org/10.3892/or.2018.6723
  28. Shui, Y. C. & Feng, X. & Yan, W. (2009). Advances in the study of flavonoids in Gingko biloba leaves. Medicinal Plant Research, 3, 1248-1252. http://www.academicjournals.org/JMPR
  29. Scheible, W. & Morcuende, R. & Czechowski, T. & Fritz, C. & Osuna, D. & Palacios-Rojas, N. & Schindelasch, D. & Thimm, O. & Udvardi, M. K. & Stitt, M. (2004). Genome-Wide Reprogramming of Primary and Secondary Metabolism, Protein Synthesis, Cellular growth processes, and the regulatory infrastructure of Arabidopsis in response to nitrogen. Plant Physiology, 136, 2483-2499. https://doi.org/10.1104/pp.104.047019
  30. Taylor, A. W. & Barofsky, E. & Kennedy, J. A. & Deinzer, M. L. (2003). Hop (Humulus lupulus L.) proanthocyanidins characterized by mass spectrometry, acid catalysis, and gel permeation chromatography. J. Agric Food Chem, 51, 4101-4110. https://doi.org/10.1021/jf0340409
  31. Tanaka, Y. & Yanagida, A. & Komeya, S. et al. (2014). Comprehensive separation and structural analyses of polyphenols and related compounds from bracts of hops (Humulus lupulus L.). J Agric Food Chem, 62(10), 2198-2206. https://doi.org/10.1021/jf405544n EDN: https://elibrary.ru/SSVWBJ
  32. Treutter, D. (2010). Managing Phenol Contents in Crop Plants by Phytochemical Farming and Breeding-Visions and Constraints. International Journal of Molecular Sciences, (11), 807-857. https://doi.org/10.3390/ijms11030807 EDN: https://elibrary.ru/MZMCTJ
  33. Abrama, V. & Cehb, B. & Vidmara, M. & Hercezia, M. & Lazića, N. & Bucika, V. & Možinaa, S. S. & Koširb, I. J. & Lea Demšara, M. K. & Ulriha, N. P. (2015). A comparison of antioxidant and antimicrobial activity between hop leaves and hop cones. Industrial Crops and Products, 64, 124-134.
  34. Wang, M. & Zheng, Q. & Shen, Q. & Guo, S. (2013). The critical role of potassium in plant stress response. International Journal of Molecular Sciences, 14(4), 7370-7390. https://doi.org/10.3390/ijms14047370
  35. Zanoli, P. & Zavatti, M. (2008). Pharmacognostic and pharmacological profile of Humulus lupulus L. J. Ethnopharmacol., 116, 383-396. https://doi.org/10.1016/j.jep.2008.01.011 EDN: https://elibrary.ru/PRUNSW

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».