Состав экстрактивных веществ древесной зелени можжевельника обыкновенного (Juniperus сommunis L.) приарктических территорий

УДК

665.520:582.477

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.6.241

Аннотация

Можжевельник обыкновенный (Juniperus сommunis L.) широко распространен на Европейском Севере. Однако можжевельник малоизучен с точки зрения исследования зависимости содержания отдельных биологически активных веществ от видовой принадлежности рода растения и природно-климатических условий его произрастания. Представлены результаты изучения экстрактивных веществ можжевельника, произрастающего на территории Архангельской области, растворимых в петролейном эфире, этиловом спирте и горячей воде. Состав летучих экстрактивных веществ определяли методом хроматомасс-спектрометрии. Установлено, что в спиртовом экстракте древесной зелени Juniperus сommunis L. в основном преобладают соединения терпенового ряда: α-пинен (14,14 %), изоцемброл (9,39 %), ∆3-карен (2,64 %), β-фелландрен (2,02 %). Изучение динамики накопления эфирного масла в древесной зелени можжевельника обыкновенного в различные месяцы года показало, что его количество колеблется в зависимости от сезонности (2,3...3,3 % от массы абс. сухого сырья). Основу эфирного масла составляют кислородсодержащие производные терпенов: t-мууролол (11,11 %), спатуленол (5,13 %), α-кадинол (3,02 %), изоцемброл (2,66 %), неролидол (2,60 %). Проведенные исследования пигментного комплекса древесной зелени выявили, что в условиях северной тайги для можжевельника обыкновенного характерны относительно невысокие количественные показатели каротиноидов, хлорофиллов а и b.
Финансирование: Исследования выполнены при финансовой поддержке ФАНО России (тема №АААА-А18-118012390231-9) и проекта УрО РАН №АААА-А18- 118012390228-9 с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика» (САФУ) и ЦКП НО «КТ РФ в области экологической безопасности Арктики» (ФГБУН ФИЦКИА РАН).

Сведения об авторах

Н.В. Селиванова, канд. хим. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAA-5681-2019, ORCID: 0000-0002-3393-0664
Н.А. Самсонова, мл. науч. сотр.; ORCID: 0000-0003-4422-7453
М.А. Гусакова, канд. техн. наук, вед. науч. сотр.; ResearcherID: AAB-5528-2019, ORCID: 0000-0002-2937-2604
К.Г. Боголицын, д-р хим. наук, гл. науч. сотр., проф.; ResearcherID: AAA-6432-2019, ORCID: 0000-0002-4055-0483
М.В. Богданов, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., доц.; ResearcherID: AAE-8930-2019, ORCID: 0000-0001-5414-5588
Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова РАН, наб. Северной Двины, д. 23, г. Архангельск, Россия, 163000; e-mail: snatalia-arh@yandex.ru, gavrilova.iepn@yandex.ru, mariya_gusakova@mail.ru, k.bogolitsin@narfu.ru, bmvmicha@mail.ru

Ключевые слова

можжевельник обыкновенный, древесная зелень, экстрактивные вещества, эфирное масло, хроматомасс-спектрометрия

Для цитирования

Селиванова Н.В., Самсонова Н.А., Гусакова М.А., Боголицын К.Г., Богданов М.В. Состав экстрактивных веществ древесной зелени можжевельника обыкновенного (Juniperus сommunis L.) приарктических территорий // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 241–254. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.241

Литература

1. Барзут О.С. Эколого-географическая изменчивость можжевельника обыкновенного (Juniperus сommunis L.) в лесах Архангельской области: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Архангельск, 2007. 18 с. [Barsut O.S. Ecological and Geographical Variation of Common Juniper (Juniperus сommunis L.) in the Forests of Arkhangelsk Region: Cand. Agric. Sci. Diss. Abs. Arkhangelsk, 2007. 18 p.].
2. Васильев С.Н., Рощин В.И., Ягодин В.И., Троскина М.Ю., Аксенова Е.Г., Абиев Р.Ш. Исследование кинетических закономерностей процесса извлечения биологически активных веществ из древесной зелени // Лесн. журн. 1994. № 5-6. С. 126–129. [Vasil’yev S.N., Roshchin V.I., Yagodin V.I., Troskina M.Yu., Aksenova E.G., Abiyev R.Sh. Study of Kinetics of Bioactive Substances Extraction from Wood Greenery. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1994, no. 5-6, рр. 126–129]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1994/1994%20%E2%84%96%205-6.pdf
3. Воскресенская О.Л., Грошева Н.П., Скочилова Е.А. Физиология растений. Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2008. 148 с. [Voskresenskaya O.L., Grosheva N.P., Skochilova E.A. Plant Physiology. Yoshkar-Ola, MarSU Publ., 2008. 148 p.].
4. Герлинг Н.В., Пунегов В.В., Груздев И.В. Компонентный состав эфирного масла можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) под пологом елового древостоя на европейском северо-востоке России // Химия растительного сырья. 2016. № 2. С. 89–96. [Gerling N.V., Punegov V.V., Gruzdev I.V. Component Composition of Essential Oil Juniperus Communis (Juniperus communis L.) under the Canopy of Spruce Forests in the European North-East of Russia. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya [Chemistry of plant raw material], 2016, no. 2, pp. 89–96]. DOI: 10.14258/jcprm.2016021028
5. ГОСТ 21769–84. Зелень древесная. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1984. 7 с. [GOST 21769–84. Tree Verdure. Specifications. Moscow, Izdatel’stvo standartov, 1984. 7 р.].
6. Ефремов Е.А., Зыкова И.Д., Ефремов А.А., Струкова Е.Г. Компонентный состав эфирного масла лапки и шишкоягод можжевельника сибирского Эвенкии // Химия растительного сырья. 2011. № 2. С. 127–131. [Efremov E.A., Zykova E.D., Efremov A.A., Strukova E.G. Component Composition of Essential Oil of Siberian Juniper Boughs and Berries in Evenkia. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya [Chemistry of plant raw material], 2011, no. 2, рр. 127–131].
7. Кустова С.Д. Справочник по эфирным маслам. М.: Пищевая пром-сть, 1978. 208 с. [Kustova S.D. Handbook on Essential Oils. Moscow, Pishchevaya promyshlennost’ Publ., 1978. 208 р.].
8. Кутакова Н.А., Богданович Н.И., Селянина С.Б., Коптелова Е.Н., Коровина Н.В. Лабораторный практикум по технологии биологически активных веществ и углеродных адсорбентов: в 2 ч. Ч. 2. Анализ БАВ. Архангельск: САФУ, 2015. 117 c. [Kutakova N.A. Laboratory Workshop on Technology of Bioactive Substances and Carbon Adsorbents. In 2 Parts. Part 2. Analysis of BAS. Arkhangelsk, NArFU Publ., 2015. 117 р.].
9. Муравьева Д.А., Бубенчикова В.Н., Беликов В.В. Спектрофотометрическое определение суммы антоцианов в цветках василька синего // Фармакология. 1987. Т. 36, № 5. С. 28–29. [Murav’yeva D.A., Bubenchikova V.N., Belikov V.V. Spectrophotometric Determination of the amount of Anthocyans in the Flowers of Cornflower. Farmakologiya, 1987, vol. 36, no. 5, рр. 28–29].
10. Нарчуганов А.Н., Ефремов А.А., Оффан К.Б. Экстрактивные вещества лапки хвойных Эвенкии, извлекаемые при спиртовой обработке с использованием ультразвука // Химия растительного сырья. 2010. № 1. С. 105–108. [Narchuganov A.N., Efremov A.A., Offan K.B. Evenkia Conifers Bough Extractives Extracted in Alcohol Treatment Using Ultrasound. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya [Chemistry of plant raw material], 2010, no. 1, рp. 105–108].
11. Писарев Д.И. Фармакогностическое изучение можжевельника длиннохвойного и можжевельника казацкого: автореф. дис . … канд. фарм. наук. Пятигорск, 2005. 23 с. [Pisarev D.I. Pharmacognostic Study of Longleaf Juniper and Savin: Cand. Pharm. Sci. Diss. Abs. Pyatigorsk, 2005. 23 p.].
12. Репях С.М., Чупрова Н.А., Барабаш Н.Д. Экстрактивные вещества древесной зелени // Химия древесины. 1983. № 4. С. 62–65. [Repyakh S.M., Chuprova N.A., Barabash N.D. Extractives of Wood Greenery. Khimiya drevesiny, 1983, no. 4, pp. 62–65].
13. Рощин В.И., Баранова Р.А., Белозерских О.А., Соловьев В.А. Состав экстрактивных веществ хвои и побегов ели европейской // Химия древесины. 1983. № 4. С. 56–61. [Roshchin V.I., Baranova R.A., Belozerskikh O.A., Solov’yev V.A. Composition of Extractives from Needles and Shoots of Norway Spruce. Khimiya drevesiny, 1983, no. 4, рр. 56–61].
14. Салихов Ш.М. Изоцемброл и N-метилурокановая кислота в синтезе потенциальных цитотоксических биомиметиков: автореф. дис… канд. хим. наук. Уфа, 2007. 22 с. [Salikhov Sh.M. Isocembrol and N-methylurocanic Acid in the Synthesis of Potentially Cytotoxic Biomimetics: Cand. Chem. Sci. Diss. Abs. Ufa, 2007. 19 p.].
15. Тарханов С.Н., Аганина Ю.Е., Пахов А.С. Сезонная изменчивость биохимических показателей и поврежденность разных форм сосны обыкновенной в условиях постоянного избыточного увлажнения почв северной тайги // Лесн. вестн. / Forestry bulletin. 2018. Т. 1, № 1. С. 5–12. [Tarkhanov S.N., Aganina Yu.E., Pakhov A.S. Seasonal Variability of Biochemical Characteristics and a Defect in the Needless of Different Forms of Pinus sylvestris under Stress Conditions in the Northern Taiga. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2018, vol. 1, no. 1, рp. 5–12]. DOI: 10.18698/2542-1468-2018-1-5-12
16. Тишкина Е.А., Семкина Л.А. Оценка состояния ценопопуляций можжевельника обыкновенного по содержанию фотосинтетических пигментов на Среднем и Южном Урале // Лесоведение. 2017. № 6. С. 452–456. [Tishkina E.A., Semkina L.A. Health Assessment Based on Photosynthetic Pigments Contents in Coenopopulations of Common Juniper in Middle and Southern Ural. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2017, no. 6, pp. 452–456]. DOI: 10.7868/S0024114817060080
17. Уваровская Д.K. Эфирные масла дальневосточных видов рода Juniperus L.: содержание, состав, использование: дис. … канд. биол. наук. Хабаровск, 2008. 155 с. [Uvarovskaya D.K. Essential Oils of the Far Eastern Species of the Genus Juniperus L.: Content, Composition, and Use: Cand. Biol. Sci. Diss. Khabarovsk, 2008. 155 p.].
18. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений / отв. ред. О.А. Павлинова. М.: Наука, 1971. С. 154–170. [Shlyk A.A. Determination of Chlorophylls and Carotenoids in Extracts of Green Leaves. Biochemical Methods in Plant Physiology. Editor-in-Chief O.A. Pavlinova. Moscow, Nauka Publ., 1971, pp. 154–170].
19. Adams R.P., Pandey R.N. Analysis of Juniperus communis and Its Varieties Based on DNA Fingerprinting. Biochemical Systematics and Ecology, 2003, vol. 31, iss. 11, pp. 1271–1278. DOI: 10.1016/S0305-1978(03)00036-X
20. Angioni B.A., Russo M.T., Coroneo V. et al. Chemical Composition of the Essential Oils of Juniperus from Ripe and Unripe Berries and Leaves and Their Antimicrobial Activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, vol. 51, iss. 10, pp. 3073–3078. DOI: 10.1021/jf026203j
21. Bogolitsyn K., Krasikova A., Gusakova M., Ivakhnov A., Gravitis J. Selective Extraction of Terpenoid Compounds of Juniperus communis L. Wood in the Medium of a Binary Solvent (Supercritical CO2 with Modifier). Phytochemical Analysis, vol. 30, iss. 6, 2019, рр.1–8. DOI: 10.1002/pca.2833
22. Bogolitsyn K.G., Zubov I.N., Gusakova M.A., Chukhchin D.G., Krasikova A.A. Juniper Wood Structure under the Microscope. Planta, 2015, vol. 241, iss. 5, pp. 1231–1239. DOI: 10.1007/s00425-015-2252-1
23. Butkienė R., Nivinskienė O., Mockutė D. Differences in the Essential Oils of the Leaves (Needles), Unripe and Ripe Berries of Juniperus communis L. Growing Wild in Vilnius District (Lithuania). Journal of Essential Oil Research, 2006, vol. 18, iss. 5, рр. 489–494. DOI: 10.1080/10412905.2006.9699150
24. Cavaleiro C., Pinto E., Gonçalves M.J., Salgueiro L. Antifungal Activity of Juniperus Essential Oils against Dermatophyte, Aspergillus and Candida Strains. Journal of Applied Microbiology, 2006, vol. 100, iss. 6, pp. 1333–1338. DOI: 10.1111/j.1365-2672.2006.02862.x
25. Lesjak M.M., Beara I.N., Orčić D.Z., Anačkov G.T., Baloga K.J., Francišković M.M., Mimica-Dukić N.M. Juniperus sibirica Burgsdorf. as a Novel Source of Antioxidant and Anti-Inflammatory Agents. Food Chemistry, 2011, vol. 124, iss.3, pp. 850–856. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.07.006
26. Maslova T.G., Popova I.A. Adaptive Properties of the Plant Pigment Systems. Photosynthetica, 1993, vol. 29(2), pp. 195–203.
27. Orav A., Kailas T., Müürisepp M. Chemical Investigation of the Essential Oil from Berries and Needles of Common Juniper (Juniperus communis L.) Growing Wild in Estonia. Natural Product Research, 2010, vol. 24, iss. 19, рр. 1789–1799. DOI: 10.1080/14786411003752037

Ссылка на английскую версию:

Composition of Extractive Substances from Wood Greenery of Common Juniper (Juniperus communis L.) in Subarctic Territories

COMPOSITION OF EXTRACTIVE SUBSTANCES FROM WOOD GREENERY OF COMMON JUNIPER (Juniperus communis L.) IN SUBARCTIC TERRITORIES

N.V. Selivanova, Candidate of Chemistry, Senior Research Scientist; ResearcherID: AAA-5681-2019, ORCID: 0000-0002-3393-0664 
N.A. Samsonova, Junior Research Scientist; ORCID: 0000-0003-4422-7453 
M.A. Gusakova, Candidate of Engineering, Leading Research Scientist; ResearcherID: AAB-5528-2019, ORCID: 0000-0002-2937-2604 
K.G. Bogolitsyn, Doctor of Chemistry, Chief Research Scientist, Prof.; ResearcherID: AAA-6432-2019, ORCID: 0000-0002-4055-0483 
M.V. Bogdanov, Candidate of Chemistry, Senior Research Scientist, Assoc. Prof.; ResearcherID: AAE-8930-2019, ORCID: 0000-0001-5414-5588 
N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, RAS, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 23, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: snatalia-arh@yandex.ru, gavrilova.iepn@yandex.ru, mariya_gusakova@mail.ru, k.bogolitsin@narfu.ru, bmvmicha@ mail.ru

Common juniper is widespread in the European North. However, juniper is poorly studied in relation to the fact that the content of certain bioactive substances depends on the plant species and the climatic conditions of its growth. The results of studying juniper (growing in Arkhangelsk region) extractives soluble in petroleum ether, ethanol and hot water are presented. The composition of volatile extractives was determined by chromatomass spectrometry. It was found that the terpenic series compounds tend to prevail in the ethanolic extract of Juniperus communis L. wood greenery; among them are α-pinene (14.14 %), thunbergol (9.39 %), ∆3-carene (2.64 %), and β-phellandrene (2.02 %). Studying the dynamics of essential oil accumulation in wood greenery of common juniper during various months of the year has shown that its content varies depending on seasonality (2.3–3.3 % a.d.s.). The essential oil basis is oxygen-containing derivatives of terpenes: T-muurolol (11.11 %), spathulenol (5.13%), α-cadinol (3.02 %), thunbergol (2.66 %), nerolidol (2.60 %). The undertaken studies of pigment complex of wood greenery have shown that common juniper is characterized by relatively low quantitative indicators of carotenoids and chlorophylls a and b in the northern taiga.
For citation: Selivanova N.V., Samsonova N.A., Gusakova M.A., Bogolitsyn K.G., Bogdanov M.V. Composition of Extractive Substances from Wood Greenery of Common Juniper (Juniperus communis L.) in Subarctic Territories. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 241–254. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.241
Funding: The studies were carried out with financial support from the Federal Agency for Scientific Organizations of Russia (topic No. AAAA-A18-118012390231-9) and the project of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences No. AAAA-A18-118012390228-9. This research was carried out using the equipment of the Shared Use Equipment Center “Arktika” (NArFU) and the Shared Use Equipment Center “Crucial Technologies of the Russian Federation in the field of Environmental Security in the Arctic” (FCIARctic).

Keywords: common juniper, wood greenery, extractives, essential oil, chromatomass spectrometry.

Поступила 15.03.19 / Received on March 15, 2019