Дубильные вещества чайного экстракта

 Булгакова Мария

2 курс, фармацевтический факультет,  ГБОУ ВПО ВГМА им. Н.Н. Бурденко, г. Воронеж, Российская Федерация

 

ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА ЧАЙНОГО ЭКСТРАКТА:

ПРИРОДА, СОДЕРЖАНИЕ, АКТИВНОСТЬ

 

Чай – излюбленный  и наиболее распространенный во всем мире напиток с пятитысячелетней историей. В состав водных экстрактов различных сортов чая входят полифенольные соединения, называемые танино-катехиновой смесью (ТКС). За последнее время появились многочисленные публикации о предотвращении и подавлении онкологических заболеваний полифенолами чая и значительном снижении риска развития атеросклероза, болезни Паркинсона, связанных с развитием неконтролируемых радикальных реакций и обусловливающих антиоксидантное действие за счет взаимодействия с пероксильными радикалами [1, 2]. Однако вопрос о взаимосвязи между содержанием танинов в чайном экстракте и его антиоксидантной активностью остается дискуссионным [3]. Одной из причин является сложный состав чайного напитка. ТКС – это комплекс низкомолекулярных катехинов, фенолкарбоновых кислот, дубильные вещества, которые по классификации К. Фрейзенберга делятся на две группы: гидролизуемые (гало- и эллаготанины) и конденсированные (проантоцианидины).

Цель данной работы – определение содержания дубильных веществ в экстрактах чая с различным типом ферментации, установление их природы и антиоксидантной активности

 

Экспериментальная часть

 

В качестве объекта исследования выбраны следующие сорта чая: зеленый: «Jaf tea» (Цейлонский), «Тесс стайл» (Китайский); черный: «AKBAR» (Цейлонский), «Ассам» (Индийский).

Водный чайный экстракт готовился путем нагревания около 1,5 г чая, измеренного на аналитических  весах марки CAS CAUY, со 100 мл воды на водяной бане с обратным холодильником в течение 20 мин.

Обнаружение отдельных групп танинов  в исследуемых чаях проводили с помощью качественных реакций [4], а количественное - потенциометрическим методом [5, 6]. Потенциометрическое титрование 25 мл приготовленного водного экстракта чая осуществляли на высокоомном потенциометре (Иономер ЭВ-74) по окислительно-восстановительному механизму 0.02 М раствором перманганата калия.

Процентное содержание дубильных  веществ рассчитывали по формуле:

                                   ,

где V₁ – объем 0.02М KMnO₄, пошедшего на титрование, мл; V₂ – объем экстракта, взятого для титрования, мл; К – поправка на титр (по щавелевой кислоте); D – коэффициент пересчета на танин: для гидролизуемых дубильных веществ равен 0.004157, для конденсированных – 0.00582; V – общий объем экстракта, мл; m – масса навески сырья, г; W – влажность, %.

Погрешность измерения  не превышала 5%, доверительный интервал вычисляли по стандартной процедуре  с использованием коэффициента Стьюдента (доверительная вероятность составляет 0,95).

Для подвергнутых фитохимическому анализу экстрактов чая была определена антиоксидантная активность, которую оценивали амперометрическим методом [7]. Измерения проводили на приборе «Цвет Яуза–01-АА» разработки НПО «Химавтоматика». Сущность метода заключается в измерении электрического тока, возникающего при окислении групп –ОН природных антиоксидантов фенольной природы на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале. Предварительно строили графическую зависимость сигнала образца сравнения (кверцетина) от его концентрации и с помощью полученной градуировки рассчитывали содержание фенолов в исследуемых образцах в единицах концентрации кверцетина. Расчет антиоксидантной активности (АОА, мг/г) исследуемого образца проводили по формуле:

                                          ,

где СА – величина антиоксидантной  активности кверцетина по калибровочному графику, мг/дм³; V – объем анализируемой пробы, см³; m – навеска анализируемого вещества, г; N – разбавление анализируемого образца.

Среднестатистическое  отклонение последовательных измерений анализируемых проб не превышало 3%.

 

Результаты и их обсуждение

 

Образцы экстрактов зеленого и черного чая анализировали  на содержание дубильных веществ (танинов), присутствие которых было достоверно подтверждено реакцией с раствором желатина. При этом наблюдали, образование белой мути в экстрактах, исчезающей от избытка реактива.

Для идентификации отдельных групп  танинов были проведены следующие  качественные реакции:

1. Реакция с 1%-ным раствором железоаммонийных квасцов (ЖАК). При этом для экстрактов зеленого чая было характерно черно-синее окрашивание, что свидетельствует о наличии гидролизуемых танинов, в случае черного чая наблюдалось также черно-синее окрашивание и осадок.
2. При добавлении 10%-ного раствора уксусной кислоты, 10% раствора средней соли ацетата свинца в обоих экстрактах наблюдалось выпадение осадка (гидролизуемые танины). Осадок отфильтровали, к фильтрату добавили 1%-ный раствор ЖАК и несколько кристалликов ацетата свинца, при этом в экстрактах черного чая вокруг кристаллов фильтрат окрашивался в черно-зеленый цвет, что свидетельствует о присутствии конденсированных танинов.
3. В извлечение прибавляли нитрат натрия и хлористоводородную кислоту, наблюдалось бурое окрашивание.

На основании проведенных  качественных реакций на танины установлено, что исследуемые образцы зеленого чая содержат гидролизуемые танины, а экстракты черного чая смешанную группу – гидролизуемые и конденсированные.

Методом потенциометрического титрования определено количественное содержания танинов в исследуемых экстрактах.

На рис. 1. представлены потенциометрические кривые титрования экстрактов черного и зеленого чаев. Для определения эквивалентной точки титрования  по полученным результатам были построены дифференциальные кривые титрования в координатах – V. На точку эквивалентности указывает максимум полученной кривой, а отсчет по оси абсцисс, соответствующий этому максимуму, дает объем титранта, израсходованного на титрование до точки эквивалентности (рис.2). На дифференциальной кривой потенциометрического титрования экстракта черного чая, в отличие от зеленого,  наблюдается два максимума, что характеризует наличие двух окислительно-восстановительных процессов. Поскольку в черном чае присутствуют обе группы танинов (гидролизуемые и конденсированные), следовательно, наблюдаемые максимумы отвечают окислению разных групп дубильных веществ.

 

Рис. 1. Потенциометрические кривые титрования экстрактов черного («AKBAR») и зеленого («Тесс стайл») чая

                   

Рис. 2. Дифференциальные кривые титрования экстрактов зеленого (а) и черного (б) чая

 

Для идентификации природы  максимумов нами был определен потенциал  точки эквивалентности для экстракта зеленого чая, содержащей только гидролизуемые танины (рис.1). Поскольку окисление гидролизуемых танинов должно происходить при одинаковом потенциале независимо от природы анализируемого сырья, то был определен объем титранта идущего на титрование экстракта черного чая при данном потенциале (рис.1), который соответствует первому пику на дифференциальной кривой (рис.2). Следовательно, первый максимум на дифференциальной кривой титрования черного чая отвечает окислению гидролизуемых танинов.  Потенциал второго максимума на дифференциальной кривой черного чая отвечает окислению конденсированных танинов. Объем точки эквивалентности второго пика, соответствует суммарному объему перманганата калия идущего на окисление разных групп дубильных веществ в экстракте черного чая. По разнице объемов второго и первого максимума определили объем титранта затраченного на окисление конденсированных танинов и рассчитали их количество, результаты представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Состав и антиоксидантная активность экстрактов чая

Название чая	Тип фермен-тации	Содержание дубильных веществ			АОА, мг/г
		Суммар-ное	Гидроли-зуемые	Конденси-рованные
Ассам	черный	4,18	1,30	2,88	33,28
AKBAR	черный	5,05	1,55	3,5	35,00
Тесс стайл	зеленый	6,40	6,40	-	45,8
Jaf tea	зеленый	6,87	6,87	-	47,8

 

В образцах зеленого чая содержание  гидролизуемых танинов варьируется в количестве  6,4 – 6,87 %. Содержание танинов в образцах черного чая  варьируется в пределах 4,18 – 5,01%, из которых 1,3-1,55% гидролизуемые, 2,88-3,5% конденсированные. Таким образом, в черном чае конденсированные танины составляют наибольшую часть, примерно 70% от суммарного содержания. Конденсированные танины образуются при полимеризации катехинов, лейкоантоцианидов и других восстановленных форм флавоноидов. Образование танинов происходит как в самом растении в процессе биосинтеза, так и при технологической обработке (ферментации).

Поскольку реальные объекты  представляют собой довольно сложные  по химическому составу системы, то проблемой практического использования  антиоксидантов растительного происхождения является количественная оценка их антиоксидантной активности (АОА), которая реализуется за счет суммарного содержания и действия восстановителей различной природы. В таблице 1 представлены результаты измерения антиоксидантной активности (АОА) экстрактов различных сортов зеленого и черного чаев. Как показывает анализ результатов, наименьшими показателями АОА обладают образцы черного чая («AKBAR» - 35,00 мг/г, «Ассам» - 33,28 мг/г) по сравнению с зелеными («Jaf tea» - 47,8 мг/г, «Тесс стайл» - 45,8 мг/г).  В зеленом чае, в отличие от черного ферментированного чая, почти полностью сохраняются все катехины и другие биологически активные вещества. Из таблице 1 видно, что гидролизуемые танины зеленого чая обуславливают высокое значение АОА, в сравнении с конденсированными – черного чая. С химической точки зрения, это может быть объяснено, во-первых, наибольшей концентрацией полифенольных веществ, а во-вторых, большим количеством гидроксильных групп в пересчете на одну молекулу. Между суммарным содержанием танинов и АОА для исследуемых образцов чая наблюдается удовлетворительная корреляция (коэффициент корреляции R = 0,9593).

 

Выводы

 

Исследован состав водных экстрактов чая с различным типом ферментации (зеленый, черный). В результате проведенных исследований установлено, что в зеленном чае содержатся гидролизуемые танины. Черный чай содержит смесь танинов, т.е. гидролизуемые и конденсированные.

Определено количественное содержание танинов в чае. Гидролизуемые  танины в зеленом чае составляют 6,4 – 6,87 %. Содержание танинов в образцах черного чая  4,18 – 5,01%, из которых 1,3-1,55% гидролизуемые, 2,88-3,5% конденсированные. Таким образом, в черном чае конденсированные танины составляют наибольшую часть, примерно 70% от суммарного содержания.

Амперометрическим методом определена антиоксидантная активность образцов экстрактов чая. Установлено, что из чайных напитков наивысшими показателями АОА обладают образцы зеленого чая.

Выявлена корреляционная связь между суммарным содержанием  танинов в чае и антиоксидантной активностью.  

 

 

 

Литература

 

1. Katiyar S.K.. Mukhtar H. Антиоксиданты чая в хемопредотвращении рака // J. Cell. Biochem. Suppl. 1997. V. 27. Pp. 59-67.
2. Sano J. Влияние потребления зеленого чая на сердечно-сосудистые заболевания // Circ. J. 2004. V. 68. Pp. 665-670.
3. Федосеева А.А. Антиоксидантная активность настоев чая / А.А.Федосеева, Л.В. Лебедкова [ и др.] // Химия растительного сырья. 2008. №3. С. 123-127.
4. Гринкевич Н.И. Химический анализ лекарственных растений / Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронич. – М.: Высшая школа, 1983. – 175 с.
5. Рябинина Е.И. Сравнение химико-аналитических методов определения танидов и антиоксидантной активности растительного сырья / Е.И.Рябинина, Е.Е.Зотова, Е.Н.Ветрова, Н.И. Пономарева // Аналитика и контроль. – 2011. – Т.15, №2 . – С. 202 – 208.
6. Рябинина Е.И. Потенциометрическое определение дубильных веществ в лекарственном растительном сырье / Е.И.Рябинина, Е.Е.Зотова, Н.И.Пономарева // Фармация. 2012. №2. С. 8 – 10.
7. Мисин В.М., Сажина Н.Н., Завьялов А.Ю., Яшин Я.И. Измерение содержания фенолов в экстрактах лекарственных трав и их смесях амперометрическим методом // Химия растительного сырья. 2009. № 4. С. 127-132.