НОВОСТИ    КНИГИ    ЭНЦИКЛОПЕДИЯ    КАРТА ПРОЕКТОВ    ССЫЛКИ    О САЙТЕ




предыдущая главасодержаниеследующая глава

Антоцианы украшают природу

 Красота - благой природы 
 Дар счастливейший и сила; 
 Почитают все народы 
 В ней всё то, что сердцу мило. 
 
Иван Гундулич
 

Синий василек и красные тюльпаны. - Близкое родство у дальних родственников. - Шесть природных красителей и бесконечное число красок. - Упорядоченный беспорядок. - Какая черника быстрее созревает? - Свет - наш батюшка родимый. - Один в двух лицах. - Защитники растений и человека. - Плодовая аптека.

Что в природе может быть прекраснее, чем цветущее растение? Все свои внутренние ресурсы мобилизует оно, чтобы точно в срок образовать бутоны и сформировать цветки.

Сорняком во ржи считается василек, но кто пройдет мимо, не обратив внимания на его ярко-синие лепесточки? А алые маки, гвоздики, розы? Стройные ряды тюльпанов с плотными красными головками под дуновением легкого ласкового ветерка переливаются как маленькие знамёна.

Всеми оттенками радуги играют цветущие петуния, ипомея, сальвия, фиалка, благоухая ароматом утренней свежести. Откуда берется эта естественная красота, ласкающая взор игрой своих цветов и оттенков? Нежные лепесточки цветков, имеющие окраску от сине-фиолетовой до красной со всевозможными нюансами, обязаны своим великолепием группе флавоноидов, которая получила название антоцианов (от греческих "антос" - цветок, "кианос" - синий).

Эти красящие вещества делают нарядными созревшие гроздья черной смородины и винограда, плоды сливы и вишни, сочные ягоды земляники и малины. Антоцианам обязаны своей окраской созревающие черника и голубика. Клеточный сок столовой свеклы от обилия антоцианов приобретает кроваво-красный цвет, по мере образования антоцианов краснеют многие сорта яблок.

Только ли в цветках и плодах "поселяются" эти природные красители? Оказывается, нет. К осени они накапливаются в листьях, изменяя (совместно с каротиноидами) зеленый наряд природы на красно-желтый. Хотите убедиться в этом - пойдите осенью в парк, где растут клены, платаны, березы... Листья некоторых видов растений (например, барбариса, колеуса) имеют постоянные красные тона от присутствия антоцианов. Словом, широко расселились эти пигменты в растительном мире, создав в природе своеобразную гармонию красок. Без антоцианов трудно даже представить себе мир растений.

Эти самые примечательные флавоноиды нередко называют антоцианинами. Такое название им дал еще в 1835 г. немецкий ученый Л. Маркварт. Необычайно красивая и разнообразная гамма расцветки антоцианов издавна привлекала внимание естествоиспытателей, пытавшихся объяснить причину такой природной красоты, выделить из лепестков эти красящие вещества, которые, как было замечено, обладали способностью при определенных условиях изменять свой цвет.

Известный английский химик Роберт Бойль еще в 1664 г. сообщил о результатах своих опытов с цветками василька. Он впервые обнаружил, что под действием кислот синий цвет лепестков этого растения изменялся на красный, под действием же щелочи лепестки зеленели. С тех пор делались многократные попытки объяснить различные оттенки в окраске антоцианов неодинаковой кислотностью клеточного сока и подтвердить такое объяснение опытным путем.

В 1913-1915 гг. немецкие биохимики Р. Вильштеттер и А. Штоль опубликовали серию работ, проливших свет на вопрос о сущности природной окраски антоцианов. Из цветков различных растений они выделили индивидуальные пигменты и описали их химическое строение. Оказалось, что антоцианы в клетках находятся преимущественно в виде гликозидов. Их агликоны, получившие название антоцианидинов, связаны преимущественно с сахарами глюкозой, галактозой, рамнозой. Каждый антоцианидин имеет свой цвет. Смешение цветов различных антоцианидинов и дает такое разнообразие природной окраски - от красной до фиолетовой. Даже один и тот же антоцианидин в зависимости от сдвига в величине кислотности клеточного сока может приобретать различные оттенки.

Сколько же известно в настоящее время различных антоцианидинов? Не так уж и много - основных их всего шесть (рис. 6). Отличаются они друг от друга по цвету, а также по неодинаковому расположению и количеству групп ОН (гидроксильных) и СН3 (метильных) в молекуле, т. е. отличия их состоят, как говорят биохимики, в различной степени гидроксилирования и метилирования молекул.

Рис. 6. Отличия различных антоцианидинов по боковому кольцу Б
Рис. 6. Отличия различных антоцианидинов по боковому кольцу Б

Названия антоцианидинов соответствуют названиям растений, из которых они были получены в кристаллическом виде. Например, синий пигмент лепестков василька - цианидин, на получение 2,5 г которого понадобилось затратить 1 кг сухих лепестков, обязан своим названием этому растению (василек по-латыни - "центауреа цианус").

Ало-красные цветки пеларгонии, голубовато-красные - пеонии, фиолетово-голубые - дельфиниума и петунии дали соответственно названия пеларгонидину, пеонидину, дельфинидину, петунидину. В соединении с сахарами они дают начало соответствующим антоцианам - пеларгонину, пеонину, дельфинину и т. д.

Наиболее распространены в растительном мире так называемые неметилированные антоцианидины, т. е. не содержащие в боковом кольце своих молекул (кольце Б) группу СН3. Первое место в этом отношении занимает цианидин, второе - дельфинидин, третье - пеларгонидин. Заметим, что порознь антоцианы в природных условиях встречаются редко, а чаще всего содержатся в комплексе друг с другом в различных сочетаниях, а также во взаимосвязи с другими полифенолами и веществами нефенольного характера. Отсюда и богатство природных красок и оттенков, обусловленных наличием антоцианов. В настоящее время известны определенные закономерности в распределении естественной окраски растительных органов. Так, с усилением степени гидроксилирования бокового кольца Б в молекуле антоцианидинов (т. е. с увеличением числа групп ОН) в окраске преобладают синие тона (рис. 7). Это так называемый "дельфинидиновый тип" антоцианов. Процесс гидроксилирования протекает под действием ферментов фенолоксидаз. В дельфинидиновом комплексе могут быть и другие антоцианы с ОН-группами в боковом кольце - цианин и пеларгонии, но преобладающим антоцианом является дельфинин.

Рис. 7. Схема гидроксилирования антоцианов, в результате чего усиливается их синяя окраска
Рис. 7. Схема гидроксилирования антоцианов, в результате чего усиливается их синяя окраска

При усилении степени метилирования антоцианидинов (т. е. присоединения групп СН3 в кольце Б) в природной окраске начинают преобладать красные тона (рис. 8). Так формируется "мальвидиновый тип" антоцианов (при участии ферментов, которые получили название метилтрансфераз). Вместе с преобладающим в этом типе антоцианов энином (гликозид мальвидина) могут находиться пеонин и петунин. Строгой границы между этими двумя типами антоцианов в естественных условиях не существует. Эти флавоноиды обычно располагаются в клетках комплексно, нередко в соединениях с металлами, отчего гамма природных красок еще больше обогащается. Металлы кальций и магний, например, усиливают синие тона, калий - красные. Наличие желтых каротиноидов, а также флавонолов и флавонов (о них речь будет идти дальше) придает "антоциановым" лепесткам цветков своеобразные оранжево-желтые оттенки. Это хорошо заметно, например, на цветках фиалки трехцветной, известной в народе под названием "анютины глазки".

Рис. 8. Схема метилирования антоцианов, в результате чего усиливается их красная окраска
Рис. 8. Схема метилирования антоцианов, в результате чего усиливается их красная окраска

Это нежное растение и в самом деле как бы удивленно смотрит на окружающий мир своим любопытным и в то же время задумчивым разноцветьем взглядов. Англичане и французы дарят цветки анютиных глазок при расставании друзей как память о себе, о своей родине. Этой чести цветок удостоился благодаря сложному ансамблю красок, обусловленному сочетанием антоцианов с другими растительными пигментами.

Английские биохимики Г. Робинсон и Р. Робинсон еще в 30-х годах обратили внимание на тот факт, что отдельные виды антоцианов не разбросаны беспорядочно по растительному миру, а приурочены в основном к определенным семействам. Например, в цветках пасленовых, губоцветных, первоцветных преобладает дельфинидиновый тип антоцианов, совершенно отсутствующий в лепестках розоцветных. Действительно, присмотритесь к голубым лепесткам цветков фиалок - и вы сразу сможете определить, что антоцианы их имеют гидроксилированное боковое кольцо в своей молекуле.

А сине-фиолетовые цветочки будры, упрямо выставляющие себя из листовых пазух вверх, навстречу солнцу? Конечно же, в них также преобладают дельфинин и его производные. В Белоруссии будру можно повсеместно встретить вдоль дорог, по полям, склонам, кустарникам, на лесных опушках. Цветки ее нашли лечебное применение в профилактике заболеваний, связанных со свинцовым отравлением у людей, чья профессия связана с малярным производством и работой в художественных мастерских (М. И. Нейштадт, 1963). Антоцианы будры связывают ядовитые ионы свинца и других тяжелых металлов, попавшие в организм человека, и выводят их наружу.

В лепестках роз, как уже говорилось, нет дельфинина. Их ало-красный цвет обусловлен метилированными антоцианами - мальвидином и его производными. Словом, каждое семейство приобрело в процессе эволюции растительного мира способность накапливать определенные типы антоцианов и передавать это свойство по наследству.

А как же "ведут себя" антоцианы в результате появления мутаций (т. е. наследственных изменений определенных признаков) при скрещиваниях? Сотрудница Кембриджского университета Р. Скотт-Монкрифф опубликовала еще в 1938 году результаты своих наблюдений, сделала вывод о том, что наследственные изменения окраски цветков всегда направлены от дельфинидина к цианидину и затем - к пеларгонидину, т. е. от фиолетово-голубого цвета к синему и затем - к красному. Эти наблюдения послужили в дальнейшем основой биохимического изучения вопросов наследования других признаков у растений. Л. А. Семкина (1973, 1974) установила, что формы барбариса с постоянной антоциановой окраской (пурпурнолистные барбарисы) накапливают преимущественно гликозиды пеонидина, с временной (зеленолистные барбарисы) - цианидина.

Антоцианы в клетках обычно растворены в клеточном соке и сосредоточены в вакуоли, где концентрация их достигает значительных величин. Корнеплод столовой свеклы, например, кажется кроваво-красным от обилия в клеточном соке антоцианов. Образуются и накапливаются эти флавоноиды и в других растительных органах - стеблях и листьях. Известный немецкий ботаник Г. Молиш еще в 1905 г. описал различные виды кристаллических антоцианов, накапливающихся в клетках листьев красной капусты. Они имели форму зернышек, игл, шаровидных образований, располагавшихся в клетках мякоти листа непосредственно под его верхней кожицей (рис. 9).

Рис. 9. Мякоть листьев красной капусты с кристаллами антоцианов при увеличении в 160 раз (по Г. Молишу, из В. Н. Любименко)
Рис. 9. Мякоть листьев красной капусты с кристаллами антоцианов при увеличении в 160 раз (по Г. Молишу, из В. Н. Любименко)

В дальнейшем антоцианы неоднократно выделялись в кристаллическом виде из различных органов растений. Путем сравнения их с уже известными соединениями каждый выделенный антоциан идентифицировался, т. е. для каждого из них устанавливали (по имеющимся образцам) точное химическое строение и определяли название. Чаще всего кристаллы выделенных антоцианов имеют палочковидную форму. Так, кристаллы мальвидинового типа (мальвидин-3-моногликозида), выделенные из кожицы винограда сорта Саперави, имеют вид розовых палочек без острых концов (рис. 10). Канадская исследовательница К. Ноззолилло (1972) указывает, что в изученных ею 42 видах двудольных растений из 30 семейств антоцианы обнаруживаются преимущественно в верхней кожице молодых проростков, реже - в нижележащих слоях клеток. Скопления антоцианов в клетках хорошо видны в виде темных точек.

Рис. 10. Кристаллы мальвидина, выделенные из кожицы ягод винограда сорта Саперави (по М. А. Бокучава с сотрудниками)
Рис. 10. Кристаллы мальвидина, выделенные из кожицы ягод винограда сорта Саперави (по М. А. Бокучава с сотрудниками)

Важное значение в образовании антоцианов имеет свет. Например, некоторые сорта яблок краснеют только с солнечной стороны. Естественную окраску приобретают плоды слив, вишен, черной смородины по мере получения все новых и новых порций солнечного света. Иссиня-черный цвет быстрее приобретают те ягоды черники, которые произрастают на более освещенных участках ("световая" черника). По нашим наблюдениям (И. А. Карабанов. В. А. Шуберт, 1972), при полном созревании черники "световые" ягоды (на открытых участках леса) накапливают в кожице и мякоти 720 мг антоцианов в расчете на 100 г сырого веса, в то время как "темновые" (на затененных участках) - только 600 мг, т. е. на 20 % меньше. Близкородственная чернике голубика, произрастающая, как правило, в менее освещенных условиях, накапливает ко времени сбора ягод в 1,5 раза меньше антоцианов по сравнению с черникой.

Хорошо известно, что в одном и том же семействе существуют разновидности растений с постоянной зеленой окраской листьев, в то время как у других форм в течение всей вегетации листья окрашены в пурпурный, красновато-фиолетовый, т. е. "антоциановый" цвет (например, разновидности капусты, барбариса и др.). Но присмотритесь внимательнее к кустам красноцветной формы барбариса. Оказывается, антоцнановую окраску имеют листья только хорошо освещенной части кроны. Внутри же куста, куда попадает лишь рассеянный свет или вообще не доходят солнечные лучи, листья окрашены в обычный зеленый цвет. Аналогичное явление в окраске стебля мы обнаружим у гречихи, если внимательно обследуем растения на краю и в середине посева, а также в изреженной и загущенной части его. Мы непременно заметим, что одни стебли имеют четко выраженный антоциановый цвет, другие же, находящиеся в худших условиях освещения, имеют бледновато-зеленую окраску, с еле заметными признаками антоцианов, а то и вовсе без них.

Проростки многих растений, склонные к накоплению антоцианов, лишь только пробив почвенный покров и подставив первые листочки солнцу, сразу же образуют в клетках эти флавоноиды. Своей хорошо заметной антоциановой окраской выделяются в поле среди других хлебных злаков проростки ржи. Это свойство ее, между прочим, является одним из характерных признаков, по которому отличают рожь от пшеницы, ячменя, овса. При освещении проростков проса светом в 12 тысяч люкс междоузлия его за одни сутки становятся красными от образовавшихся антоцианов.

Свет - определяющее условие образования и накопления антоцианов для всех видов и форм растений. В условиях похолодания действие света на накопление антоцианов в растениях усиливается.

Почему же так чувствителен растительный организм к действию света, что нередко при самой незначительной порции его начинается образование антоциановых пигментов? Ключом к решению задачи послужили исследования группы американских ученых в Белтсвилле М. Паркера, Г. Бортвика, С. Хендрикса, У. Батлера, Г. Сигелмана в конце 40-х - начале 50-х годов нашего века. Они обнаружили, а затем и выделили чувствительный к действию света белок, который получил название фитохром (от греческих "фитон" - растение, "хрома" - краска). Выяснилось, что этот белок существует в растительных клетках в двух формах, которые под действием света с определенной длиной волны обладают способностью превращаться друг в друга. Какой же свет улавливается фитохромом?

Во-первых, красный (КС) с длиной волны около 660 ммк, во-вторых, так называемый дальний красный (ДКС) с длиной волны около 730 ммк. Соответственно этому первая форма фитохром а, являющаяся неактивной, получила название КС-формы, вторая - активная - ДКС-формы. КС-форма при поглощении кванта (порции) "своего" света превращается в ДКС-форму и приобретает способность поглощать дальний красный свет. Под действием его ДКС-форма начинает поглощать красный свет, превращаясь в КС-форму. Аналогичное влияние на ДКС-форму фитохрома оказывает темнота: она переводит его в неактивное состояние (КС-форму), только гораздо медленнее, чем соответствующий свет. Таким образом, фитохром существует и на свету, и в темноте, но только в первом случае его больше в активном состоянии, во втором - в неактивном.

Какое же отношение имеет этот светочувствительный белок к образованию антоцианов? Исследованиями Г. Мора (ФРГ), Г. Сигелмана и С. Хендрикса (США), Н. П. Воскресенской и Д. М. Гродзинского (СССР) и других ученых установлено, что образование антоцианов в растительных клетках находится под обязательным контролем фитохрома, точнее - его активной формы, а скорость этого процесса зависит от количества ее: больше образовалось ДКС-фитохрома в клетках под действием света - больше накапливается и антоцианов. По наблюдениям американских ученых У. Бриггса и Г. Сигелмана (1965), молодые проростки больше всего содержат активной формы фитохрома в 4-6-дневном возрасте. Этому возрасту, как установили А. А. Булах и Д. М. Гродзинский (1970), и соответствует максимальное содержание антоцианов в проростках ржи - растения, которое дает четкий "антоциановый" ответ при активизации его фитохрома красным светом.

Только ли на начальных этапах роста образование антоцианов контролируется фитохромом? Оказывается, нет. Ведь хорошо известны растения, стебли и листья которых имеют четко выраженную антоциановую окраску в течение всего периода вегетации (например, гречиха, горец и другие представители семейства гречишных). А покраснение яблок, вишен, слив, наступающее при их созревании, т. е. на завершающем этапе развития плода? У периллы масличной, например, усиленное образование антоцианов происходит лишь накануне цветения, и опять-таки в этом процессе участвует фитохром. Профессор Д. М. Гродзинский считает контролирующее действие этого светочувствительного белка на биосинтез антоцианов универсальным механизмом в растительном мире. Фитохром служит удобным индикатором, позволяющим выявить наличие у растений эффекта "красный свет - дальний красный свет".

Выше мы уже говорили о роли фермента ФАЛ в биосинтезе флавоноидов. М. Н. Запрометов (1974) указывает, что дальний красный свет, вызывая образование антоцианов, одновременно резко усиливает активность фермента ФАЛ: в течение 6-18 часов нарастание обоих процессов протекает параллельно. Другими словами, образование и накопление антоцианов в клетках соперничает с биосинтезом белка. Исход этого соперничества решается, как и у других флавоноидов, на уровне "перехвата" аминокислоты фенилаланина (тирозина), которая расходуется на построение и молекул белка, и молекул антоцианов.

Таким образом, работе фитохромной системы и усилению деятельности ФАЛ, обеспечивающих образование антоцианов, всегда противостоит работа других ферментов, ответственных за новообразование белковых молекул. В 50-х годах нашего века американские ученые К. Тиман и И. Эдмондсон установили, что для образования и накопления антоцианов важное значение имеет наличие микроэлемента меди. Добавление ее в питательный раствор всегда приводит к усилению антоциановой окраски. Медь образует с антоцианами устойчивые комплексы, она же входит в состав некоторых ферментов, под контролем которых находятся процессы образования антоцианов и других флавоноидов.

Каковы же функции антоцианов в растительном организме? На сегодняшний день однозначного ответа на этот вопрос не существует. В попытке решить его еще в начале XIX века сталкивались различные точки зрения. В нашу задачу не входит изложение всех их, подчеркнем лишь, что многие исследователи сходятся в едином мнении о защитной роли антоцианов, предохраняющих растительный организм от губительного действия пониженных температур. Выше мы уже отмечали, что при понижении температуры воздуха усиливается действие света на образование антоцианов, при этом листья и стебли различных растений заметно приобретают красноватый оттенок. В начале XX столетия в числе первых интересные наблюдения в этом направлении провели немецкие ботаники Г. Клебс и Г. Фиттинг. Выращивая комнатные декоративные растения при различных температурных условиях, Г. Клебс (1906) заметил, что нежные небесно-голубые колокольчики при повышении температуры воздуха постепенно тускнеют, окраска их в значительной мере ослабевает. Другой исследователь Г. Фиттинг во время своего пребывания в Бейтензоргском ботаническом саду на о. Ява (1912 г.) подобное явление наблюдал в опытах с геранью. При изменении температуры от 20 °С и выше синие цветки этого растения краснели, затем розовели и, наконец, обесцвечивались. Постепенное же похолодание придавало лепесткам их первозданный вид. Характерно, что для каждого интервала температур отмечена была своя индивидуальная гамма оттенков в лепестках цветущей герани.

Со времени этих наблюдений прошло много лет, но неизменно многочисленными путешественниками и исследователями отмечалось и отмечается, что в местностях с более суровыми климатическими условиями растения накапливают в своих органах больше антоцианов. Это особенно касается растительности северных широт, а также альпийской природно-климатической зоны. На III Всесоюзном семинаре по биологически активным (лечебным) веществам плодов и ягод (г. Свердловск, сентябрь 1966 г.) весьма актуально прозвучал и с интересом был встречен доклад И. Ф. Борух (Львовский торгово-экономический институт), в котором автором были приведены обстоятельные сведения по накоплению антоцианов в ягодах земляники, малины, черники, ежевики и брусники в зависимости от растительного пояса Карпатских гор. Эволюционная приспособленность ягодников к более суровым условиям произрастания выработала у них свойство накапливать больше антоцианов не только в листьях, но и в плодах. Наиболее ценные ягоды по содержанию антоцианов были у всех исследованных растений субальпийского пояса. Меньше этих флавоноидов накапливается в ягодах горно-лесного и еще меньше - предгорного поясов.

Многие ученые едины в том, что защитный механизм растений от холода путем накопления антоцианов состоит в дополнительном поглощении ими солнечного света, именно той его части, которая в меньшей мере улавливается хлорофиллом. Антоцианы таким путем как бы согревают "продрогшее" растение. Агроном-селекционер Н. И. Малютин, исследовав географическое распространение различных видов дельфиниума, отмечает, что способность ярко окрашенных его цветков собирать дополнительное количество солнечной энергии имеет важное значение для опыления и оплодотворения в условиях пониженных температур. Он сравнивает в этом отношении работу "антоциановых" лепестков у арктических форм дельфиниума с работой солнечной печи: задерживая внутри цветка часть солнечной энергии, лепестки обогревают пестик и тычинки. Это позволяет создать внутри цветка свой микроклимат, который надежно обеспечивает осуществление процесса оплодотворения в условиях холода. Кроме того, агликоны антоцианов содействуют накоплению сахаров, связываясь с ними в гликозиды (рис. 2). Они становятся своеобразными центрами притяжения сахаров - этих поставщиков энергии для клеток.

Все это вместе взятое содействует повышению устойчивости растительного организма против холода.

Антоцианы принимают участие в дыхании растений в качестве переносчиков электронов от дыхательного материала (жиров, сахаров и др.) на кислород воздуха. Впервые на эту их роль указал известный русский биохимик В. И. Палладин. Он назвал антоцианы "дыхательными пигментами", которые принимают водород (электрон) от дыхательного материала и передают его на кислород воздуха. При этом сами они попеременно то восстанавливаются, то окисляются. Присоединив водород, дыхательные пигменты превращаются в так называемые "дыхательные хромогены". "Красная и фиолетовая окраска молодых побегов есть дыхательная окраска", - писал В. И. Палладин в своей работе "Образование и распространение дыхательных хромогенов в растениях" еще в 1908 г. Взгляды ученого предвосхищали уровень тогдашней мировой научной мысли на полстолетия.

В настоящее время благодаря последующим исследованиям А. И. Опарина (СССР), А. Сцент-Дьердьи (Венгрия) и других ученых установлено, что многие полифенолы (в том числе и антоцианы) способны окислять дыхательный материал в клетках при участии ферментов фенолоксидаз и пероксидазы. Эту работу они производят на заключительных этапах сложного дыхательного процесса.

Таким образом, принимая участие в дыхании, антоцианы тем самым содействуют обеспечению растительных клеток энергией, поскольку дыхание - это универсальный природный процесс освобождения энергии, заключённой в химических связях окисляемых веществ ("дыхательного материала"). Больше антоцианов в растениях - значит, гарантируется лучшая энергообеспеченность их. Так, исследованиями Л. А. Семкиной (1973, 1974) обнаружено, что у барбариса с постоянной антоциановой окраской листьев, как правило, поддерживается повышенная интенсивность дыхательного процесса в течение всего периода вегетации по сравнению с зеленолистными формами этого растения. Автор указывает, что у барбарисов с окрашенными листьями постоянно действует своеобразный "антоциановый цикл", который производит систематическое отторжение некоторой части продуктов обмена веществ для своих нужд. Нормальное течение основных жизненных процессов при этом не подавляется, и сложившееся биохимическое равновесие в растительном организме не нарушается.

Интересные опыты были проведены в Украинской сельскохозяйственной академии (г. Киев) Р. В. Нагорной (1968, 1974). Она вводила искусственным путем (так называемым методом вакуум-инфильтрации) антоцианидины в проростки ржи и пшеницы и определяла интенсивность дыхания у таких обогащенных этими флавоноидами растений. Что же выяснилось? Оказывается, что опытные проростки ржи и пшеницы поглощали кислород ("дышали кислородом") в зависимости от возраста на 23-53 % интенсивнее по сравнению с контрольными. Антоцианы у них как бы "возбуждали аппетит" к ускорению переработки дыхательного материала клеток. При этом у них значительно возрастала активность окислительных ферментов (пероксидазы, аскорбиноксидазы), которые принимают участие в акте дыхания на его заключительных этапах. Автор считает эту роль антоцианов в дыхательном процессе - активацию ферментов - основной физиологической ролью в растительном организме, благодаря которой повышается устойчивость растений к различным неблагоприятным условиям.

"Антоциановые" растения обладают повышенной стойкостью не только к холоду, но и к кислым газам, которые выбрасываются в окружающую среду промышленными предприятиями. Многие авторы считают, что противодействие вредным газам у красноцветных форм растений основано на способности антоцианов к реакциям ацилирования, т. е. присоединения к своим молекулам различных кислотных остатков. Заметим, что антоцианы сравнительно легко присоединяют такие остатки к ОН-группам, а также к сахарной части молекул. А остатков этих в условиях загазованности воздуха всегда в избытке. В настоящее время хорошо известно, что те растения, которые склонны к накоплению антоцианов, в условиях промышленного задымления реализуют эту способность более активно: сказывается быстрое действие неблагоприятных условий, в которые попадает организм, и сразу же срабатывает внутренний механизм самозащиты.

Таким образом, наличие антоцианов в листовом аппарате создает своеобразный природный фильтр, предохраняющий растения (да и окружающую среду) от загазованности. Исследованиями Б. П. Строганова и его сотрудников установлено, что на засоленной почве растения краснокочанной и белокочанной капусты, а также красной периллы приобретают повышенную способность к накоплению антоцианов. Таким методом они как бы предохраняют себя от вредного действия почвенных солей, не дают возможности образоваться в клетках другим токсическим соединениям.

Словом, антоцианы ограждают растительный организм от многих подстерегающих его опасностей. Одна из таких опасностей - поедание растений животными. Еще в конце XIX столетия рядом исследователей ставились опыты, которые показали, что при прочих равных условиях кролики и овцы предпочитают лакомиться зелеными листьями, оставляя нетронутыми красные. И только крайняя степень голодания вынуждает их поедать листву с антоциановой окраской, если рядом нет зеленого корма.

Антоцианы цветков играют важную роль в опылении растений, привлекая к себе насекомых-опылителей (пчел, шмелей). Лепестки яблони (семейство розоцветных), например, внутри белые, но снаружи имеют нежно-розовый ("антоциановый") оттенок, что и привлекает пчел. В лаборатории пчеловодства Белорусского НИИ картофелеводства и плодоовощеводства установлено, что мед, выработанный местными темными лесными пчелами, гораздо вкуснее меда пчел других пород, поскольку местная пчела чаще других посещает цветки семейства розоцветных. Яблоня - самое распространенное из этого семейства плодовое дерево в Белоруссии. Подсчитано, что для сбора 100 г меда пчела должна посетить около миллиона цветков. Отыскать их помогают антоцианы. Как компас в открытом море природы, указывают они этим насекомым-труженикам верный путь.

В числе других флавоноидов антоцианы проявляют Р-витаминное действие на организм человека и животных, поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая тем самым опасную возможность внутренних кровоизлияний. Выше мы указывали, что антоцианы обладают способностью образовывать комплексы с ионами некоторых металлов, обогащая при этом гамму природных красок. Это свойство антоцианов оказалось особенно полезным для защиты организма человека от попадающих в него радиоактивных элементов. Образовавшиеся, например, комплексы антоцианов с радиоактивным кобальтом долго не задерживаются в организме и выводятся из него. Тем самым предупреждается губительное действие радиоактивных элементов.

Каковы же природные растительные источники антоцианов? На одно из первых мест в этом отношении претендует арония, или, как ее называют, черноплодная рябина. Это плодовое и декоративное растение, введенное в культуру еще И. В. Мичуриным, с сочными кисло-сладкими ягодами, имеющими ярко выраженный терпкий привкус. В зрелом состоянии они накапливают, по данным Центрального ботанического сада АН БССР, до 5 г антоцианов на каждые 100 г сырого веса. Цифра эта - одна из самых рекордных. Если учесть, что суточная потребность человека в Р-активных веществах составляет около 100 мг, то нетрудно себе представить, что горсть плодов аронии удовлетворит суточную норму в витамине Р у 50 человек.

Сок и ягоды аронии благодаря высокому содержанию антоцианов успешно применяют в клинической практике для лечебных и профилактических целей при гипертонии и других заболеваниях, связанных с повышенной проницаемостью кровеносных сосудов. Вот как описывает, например, врач В. С. Орешникова (1964, 1968) результаты лечения 110 больных гипертонией I и II стадий с преимущественным поражением сосудов головного мозга в одной из клиник г. Омска: "В результате проведенного лечения соком черноплодной рябины у большинства больных улучшилось самочувствие, снизилось артериальное давление, повысилась трудоспособность.

...Сок черноплодной рябины обладает гипотензивным действием, а по данным хронаксии и биотоков мозга - улучшает корково-подкорковые соотношения и может быть использован для лечения больных гипертонической болезнью I и II стадии. При повторных курсах лечения плодами и соком черноплодной рябины наблюдается улучшение самочувствия и снижение артериального давления". Методика применения плодов и сока аронии в лечебных целях оказалась весьма простой: плоды используются в расчете по 100 г, а сок - по 50 мл на человека 2-3 раза в день в течение 3-8 недель. Эффективность их, как правило, была одинаковой.

Какие еще плоды богаты антоцианами? Все, имеющие темно-красный и иссиня-черный цвет: черной смородины, вишни, сливы, ежевики, черники, голубики и др.

Накапливаться антоцианы начинают в кожице плодов с момента появления бурой окраски. По данным Г. Б. Самородовой-Бианки (1961), высоким содержанием антоцианов отличаются ягоды черной смородины сортов Нарядная, Смена, Голубка, Голландская черная (610-920 мг в расчете на 100 г сырого веса, или мг %), вишня сортов Ширпотреб черная и Ленинградская превосходная (250-332 мг %), а также дикий крыжовник Дугласа (920 мг %), дикая жимолость Синяя (738 мг %).

В Белоруссии исследования плодов и ягод на содержание антоцианов и других Р-активных веществ были начаты в 1954 г. группой биохимиков под руководством Д. К. Шапиро (г. Минск). Были выделены наиболее богатые антоцианами сорта черной смородины Лия плодородная (419 мг %), Лошицкая (354 мг %), Гибрид 4/9 Д (343 мг %); вишни Владимирская улучшенная (438 мг %), Гриот остгеймский (250 мг %), Новодворская (218 мг %); сливы Венгерка обыкновенная (242 мг %), Иерусалимская (155 мг %), Улучшенная местная (146 мг %), Эдинбургская (158 мг %); произведена "инвентаризация" ряда дикорастущих ягодников по содержанию и накоплению Р-активных веществ. Работа продолжается сейчас в лаборатории химии растений Центрального ботанического сада АН БССР. Выделены богатые антоцианами виды ирги, содержащие до 1600 мг % этих соединений (например, ирга малоплодная); боярышника (алмаатинский, колючий, пятипестичный, йезо) с содержанием до 1500 мг % антоцианов; формы облепихи и других растений.

Самыми распространенными антоцианами в плодах и ягодах являются гликозиды цианидина. Они обнаружены в ежевике, чернике, аронии, вишне, черешне (темноокрашенной), смородине черной и красной. Ягоды клубники и земляники содержат, кроме того, гликозиды пеларгонидина, клюквы - пеонидина, смородины черной - дельфинидина. Разнообразен и состав сахаров, связанных с соответствующими агликонами. Здесь обнаружены глюкоза (антоцианы ежевики, малины, черники, бузины, аронии, вишни), рамноза (антоцианы малины), галактоза и арабиноза (антоцианы клюквы) и другие сахара.

Словом, в плодах и ягодах антоцианы представлены во всем своем многообразии как по составу агликонов (антоцианидинов), так и по набору сахаров, что вместе взятое придает естественной окраске плодов и ягод особую привлекательность и нарядность. Но, разумеется, ценность их не во внешней красоте, а в суммарном содержании Р-активных веществ. Л. И. Вигоров (1976) указывал, что богаты этими соединениями те сорта ягодных растений, у которых сразу при созревании (но не перезревании) мякоть ягод окрашивается не в зеленый, а в красноватый цвет.

Недавно выяснилось, что накоплению антоцианов в яблоках содействует новый способ культивирования яблонь - создание так называемых пальметтных садов. Это сады, в которых яблони не имеют привычных для нас крон, а сформированы из отдельных ветвей, ориентированных в пространстве вертикально и горизонтально. Пальметтный сад представляет собой низкорослое насаждение с гирляндами плодоносящих ветвей, плети яблок которых щедро освещаются солнечными лучами. Здесь нет затененных ветвей, поэтому возможность для образования антоцианов в кожице яблок в таком саду гораздо большая, чем в обычном. По данным Н. С. Посохляровой (1975), в яблоках сортов Джонатан и Вагнера призовое в условиях пальметтного сада в Крыму антоцианов накапливалось ко времени съемной зрелости плодов значительно больше по сравнению с яблоками таких же сортов в условиях обычного сада. Пальметтные сады, созданные уже в Казахстане, Молдавии, Крыму, на Северном Кавказе, дают возможность не только интенсифицировать плодоводство, но и обеспечить образование повышенного количества антоцианов в яблоках, добиться максимального выхода Р-активных веществ с единицы площади.

Важным источником антоцианов являются ягоды темно-окрашенных сортов винограда. Кожица и мякоть их обладают высокой способностью накапливать антоцианы. М. В. Тютюнник и В. И. Сивцев (1968) установили, что у ряда крымских сортов винограда (Забалканский, Тайфи розовый, Додреляби и др.) образование комплекса антоцианов начинается с мальвидина, затем синтезируется пеонидин (в соединении с глюкозой). Такая закономерность, по их мнению, является общей для всех окрашенных сортов культивируемого винограда. С. В. Дурмишидзе указывает, что примерно третья часть обнаруженных в винограде антоцианов приходится на мальвидин. Появление антоцианов раньше начинается в кожице, где набор их всегда разнообразнее, чем в мякоти. Л. И. Вигоров (1976) отмечал, что Р-активные антоцианы кожицы при пищеварении усваиваются слабее, поэтому в селекции винограда следует ориентироваться на те сорта, у которых окрашена не кожица, а сама мякоть. Но таких сортов, к сожалению, имеется гораздо меньше.

В наших исследованиях, проводившихся в 1971-1973 гг. совместно с Ф. Г. Бардиновым и В. А. Говорухиным на любительской плантации в окрестности г. Минска, изучалось накопление различных форм флавоноидов (в том числе и антоцианов) в 26 сортах винограда преимущественно селекции Центральной генетической лаборатории имени И. В. Мичурина (г. Мичуринск) и Центрального ботанического сада АН БССР. Выяснилось, что наибольшую ценность по суммарному содержанию биологически активных флавоноидов представляют сорта и гибриды винограда с ярко выраженной антоциановой окраской ягод (И. А. Карабанов и др., 1972). Среди них выделяются № 1 Филиппенко (325 мг %), Минский 8-29 (277 мг %), Минский 8-22 (166 мг %) и другие. Следует особо отметить такие сорта и гибриды этой группы, как Космонавт Т-4; 3-17-27; 1-14-110, Минский 8-24, Юбилейный Удмуртии. Они накапливают от 2,5 до 3,9 мг биофлавоноидов в расчете на одну ягоду, характеризуются отличными вкусовыми качествами ягод, сравнительно ранним созреванием урожая (конец августа - вторая декада сентября), качественным вызреванием лозы. Флавоноиды ягод антоциановых сортов белорусского винограда представлены как наиболее окисленными, так и наиболее восстановленными формами. При этом по накоплению окисленных полифенолов выделяются Минский 8-29 (антоцианы и флавонолы), восстановленных - № 1 Филиппенко (лейкоантоцианы и катехины).

Из 26 исследованных нами сортов и гибридов белорусского винограда, культивируемого в течение ряда лет, 9 отнесено к группе слабоантоциановых. Ягоды их окрашены в нежно-розовый цвет. По суммарному содержанию биофлавонондов среди них выделяются Тамбовский розовый (98 мг-%), Изобильный Филиппенко (93 мг*%), ЦГЛ 2-7-2 (91 мг*%), Минский 8-32 (71 мг*%), Звездочка (72 мг*%).

Весьма разнообразен качественный состав комплекса антоцианов в ягодах винограда из антоциановой и слабоантоциановой групп. Так, в ягодах Минского 8-24 найдено 11 антоциановых гликозидов, Космонавта Т-4 - восемь. Минского 8-32 - семь. Все они сравнительно хорошо разделяются на хромато-графической бумаге и светятся в ультрафиолетовом свете различными оттенками красно-сине-фиолетового цвета. Начинают они накапливаться в конце первой декады августа, и к концу месяца содержание их возрастает в 6-7 раз по сравнению с первоначальной величиной. В ягодах слабоантоциановой группы (с нежно-розовой кожицей) биосинтез антоцианов задерживается примерно на 8-10 дней. Первоначально они (что отмечено и другими авторами) образуются в кожице, а затем, по мере созревания ягод, появляются и в мякоти. Суммарная концентрация их в ягодах антоциановых и слабоантоциановых сортов и гибридов во время интенсивного роста ягод (середина августа), по нашим наблюдениям, минимальная. Кожица ягод, являющаяся местом первичного образования антоцианов, накапливает и другие биоактивные флавоноиды. Так, в мякоти ягод сортов Космонавт Т-4, Минский 8-32 совсем не обнаружены флавонолы, в то время как в кожице содержание их достигает значительных величин (о флавонолах еще речь будет идти дальше). Там же сосредоточено до 150 мг*% антоцианов, в мякоти же ягод этих сортов обнаруживаются только следы антоцианов.

К сожалению, виноградарство в Белоруссии носит пока только любительский характер, если не считать редкую для республики Пинскую коллекцию винограда, созданную И. И. Шевчуком, на базе которой существует сейчас опорный пункт БелНИИ картофелеводства и плодоовощеводства. Проведенные нами исследования по флавоноидному составу белорусского винограда (а проводились они в республике впервые) показали, что культура эта весьма перспективна как хороший источник биологически активных антоцианов (и других флавоноидов), к тому же лоза хорошо вызревает до наступления холодов и неплохо переносит зиму.

Много антоцианов накапливают дикорастущие ягоды белорусских лесов. Содержание этих флавоноидов по годам исследований подвержено нередко сильным колебаниям. По определениям Г. В. Сенчук (1973), количество антоцианов в зрелой клюкве колеблется от 397 до 682 мг*%, в голубике - от 107 до 475, в бруснике - от 134 до 365, в чернике - от 649 до 698 мг*%. Для всех ягод, кроме голубики, характерно наличие природных пигментов как в кожице, так и в мякоти. Дикорастущие ягоды богаты не только антоцианами, но и катехинами (о них речь будет идти дальше).

Таким образом, вместе с антоцианами в ягодах очень часто группируются другие формы Р-активных веществ. Наличие антоциановой окраски у растений обычно свидетельствует о накоплении в их тканях не только антоцианов, но и других флавоноидов. Нередко видимая антоциановая окраска маскирует скопившиеся другие группы флавоноидов, отделить которые друг от друга можно химическими методами.

Присмотрись, читатель, внимательнее к окружающей природе, поищи вокруг себя ярко выделяющиеся синие, красные, голубые, фиолетовые цветки, плоды, листья и стебли - и ты убедишься, что антоцианы всюду окружают тебя. Они имеются во многих тканях и органах растения. Иными словами, нельзя приурочивать образование антоцианов к каким-либо одним только участкам растительного организма.

Теперь ты знаешь, что эти флавоноиды не только украшают природу, но и представляют ценность для человека как составная часть большого Р-витаминного комплекса веществ, весьма необходимых для поддержания его нормального здоровья.

предыдущая главасодержаниеследующая глава









© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, оформление, разработка ПО, 2001-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://plantlife.ru/ 'PlantLife.ru: Статьи и книги о растениях'

Top.Mail.Ru Ramblers Top100