Содержание антоцианов в образцах зерновок ячменя и овса из коллекции ВИР

Актуальность. Ячмень (Hordeum vulgare L.) и овес (Avena sativa L.) – зерновые культуры, относящиеся к одним из основных источников питания и кормов в Российской Федерации. Они содержат белки, различные группы витаминов, жиры, углеводы, β-глюканы, минеральные вещества и разнообразные биологически активные соединения, в том числе антоцианы. Антоцианы привлекают все больше внимания в связи с широким спектром полезных свойств для человека. Все это позволяет рассматривать зерно ячменя и овса как потенциально перспективный экономический продукт и компонент функционального питания. Цель данной работы оценить относительное содержание антоцианов в образцах ячменя и овса с различной пигментацией зерновки и цветковых чешуй. Материалы и методы. Изучено 32 образца ячменя и 11 образцов овса спектрофотометрическим методом. Экстрагирование антоцианов из зерновок ячменя и овса проводилось 1% раствором HCl в метаноле. Результаты и обсуждение. В результате изучения выделены образцы и разновидности с наибольшим содержанием антоцианов: ячмень − к-15904 (Китай), к-19906 (Монголия), к-18709 (Япония), к-18723, к-18729 (Канада), к-17725 (Турция), относящиеся к разновидности var. violaceum; к-29568 (Япония) – var. densoviolaceum; к-8690 (Эфиопия) – var. griseinigrum; к-28205 (Германия) – var. nudidubium; овес − к-15527 (A. ayssinica Hochst. var. braunii Koern., Эфиопия) и к-15245 (A. strigosa Schreb. subsp. brevis var. tephera Mordv. ex Sold. et Rod., Польша). Заключение. Полученные результаты показывают, что коллекция ВИР включает потенциально ценные образцы для разработки сортов с повышенным содержанием антоцианов, которые могут быть использованы для расширения ассортимента функциональных продуктов.

1. Abdel-Aal E., Hucl P. A rapid method for quantifying total anthocyanins in blue aleurone and purple pericarp wheats. Cereal Chemistry. 1999;76:350-354.

2. Abdel-Aal E.S.M., Young J.C., Rabalski I. Anthocyanin composition in black, blue, pink, purple, and red cereal grains. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006;54:4696-4704. DOI: 10.1021/jf0606609

3. Adzhieva V.F., Babak O.G., Shoeva O.Y., Kilchevsky A.V., Khlestkina E.K. Molecular genetic mechanisms of the development of fruit and seed coloration in plants. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2016;6(5):537-552. DOI: 10.1134/S2079059716050026.

4. Bellido G.G., Beta T. Anthocyanin composition and oxygen radical scavenging capacity (ORAC) of milled and pearled purple, black, and common barley. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2009;57(3):1022-1028. DOI: 10.1021/jf802846x

5. Castañeda-Ovando A., de Lourdes Pacheco-Hernández M., Páez-Hernández M.E., Rodríguez J.A., Galán-Vidal C.A. Chemical studies of anthocyanins: A review. Food Chemistry. 2009;113(4):859-871. DOI: 10.1016/j.foodchem.2008.09.001

6. Francavilla A., Joye I.J. Anthocyanins in whole grain cereals and their potential effect on health. Nutrients. 2020;12(10):2922. DOI: 10.3390/nu12102922

7. Grace M.H., Ribnicky D.M., Kuhn P., Poulev A., Logendra S., Yousef G.G., Raskin I., Lila M.A. Hypoglycemic activity of a novel anthocyanin-rich formulation from lowbush blueberry, Vaccinium angustifolium Aiton. Phytomedicine. 2009;16:406-415. DOI: 10.1016/j.phymed.2009.02.018

8. Harlan H.V. Some distinctions in our cultivated barleys with reference to their use in plant breeding. Washington, D.C.: U.S. Department of Agriculture; 1914. 38 p. (Bulletin of the U.S. Department of Agriculture; No. 137). DOI: 10.5962/bhl.title.109258

9. Kang S.Y., Seeram N.P., Nair M.G., Bourquin L.D. Tart cherry anthocyanins inhibit tumor development in ApcMin mice and reduce proliferation of human colon cancer cells. Cancer Letters. 2003;194(1):13-19.

10. Karaaslan M., Ozden M., Vardin H., Turkoglu H. Phenolic fortification of yogurt using grape and callus extracts. LWT-Food Science and Technology. 2011;44(4):1065-1072.

11. Khlestkina E.K. The adaptive role of flavonoids: emphasis on cereals. Cereal Research Communications. 2013;41:185-198. DOI: 10.1556/CRC.2013.0004

12. Jurgoński A., Juśkiewicz J., Zduńczyk Z. Ingestion of black chokeberry fruit extract leads to intestinal and systemic changes in a rat model of prediabetes and hyperlipidemia. Plant Foods for Human Nutrition. 2008;63:176-182. DOI: 10.1007/s11130-008-0087-7

13. Kim M.J., Hyun J.N., Kim J.A., Park J.C., Kim M.Y., Kim J.G., Lee S.J., Chun S.C., Chung I.M. Relationship between phenolic compounds, anthocyanins content and antioxidant activity in colored barley germplasm. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(12):4802-4809. DOI: 10.1021/jf0701943.

14. Lin S., Guo H., Gong J.D.B., Lu M., Lu M.-Y., Wang L., Zhang Q., Qin W., Wu D.-T. Phenolic profiles, β-glucan contents, and antioxidant capacities of colored Qingke (Tibetan hulless barley) cultivars. Journal of Cereal Science. 2018;81:69-75. DOI: 10.1016/j.jcs.2018.04.001.

15. Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain. Plants. 2021;10(1):86. DOI: 10.3390/plants10010086

16. Lundqvist U., Franckowiak J.D. Diversity of barley mutants. In: Von Bothmer R., van Hintum T., Knüpffer H., Sato K. (eds.) Diversity in barley (Hordeum vulgare). Amsterdam: Elsevier; 2003 p.77-96.

17. Nam S.H., Choi S.P., Kang M.Y., Koh H.J., Kozukue N., Friedman M. Antioxidative activities of bran extracts from twenty one pigmented rice cultivars. Food Chemistry. 2006;94:613-620.

18. Prior R.L., Wu X. Anthocyanins: structural characteristics that result in unique metabolic patterns and biological activities. Free Radical Research. 2006;40(10):1014-1028. DOI: 10.1080/10715760600758522

19. Riaz M., Zia-ul-haq M., Saad B. Anthocyanins as natural colours. In: Anthocyanins and human health: Biomolecular and therapeutic aspects. New York: Springer International; 2016 p.47-55.

20. Шоева О.Ю., Стрыгина К.В., Хлесткина Е.К. Гены, контролирующие синтез флавоноидных и меланиновых пигментов ячменя. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(3):333-342. DOI 10.18699/VJ18.369.

21. Shvachko N.A., Loskutov I.G., Semilet T.V., Popov V.S., Kovaleva O.N., Konarev A.V. Bioactive components in oat and barley grain as a promising breeding trend for functional food production. Molecules. 2021;26(8);2260. DOI: 10.3390/molecules26082260

22. Siebenhandl S., Grausgruber H., Pellegrini N., Del Rio D., Fogliano V., Pernice R., Berghofer E. Phytochemical profile of main antioxidants in different fractions of purple and blue wheat, and black barley. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(21):8541-8547. DOI: 10.1021/jf072021j

23. Стрыгина К.В. Синтез флавоноидных пигментов в зерновке у представителей Poaceae: общие закономерности и исключения в гомологических рядах Н.И. Вавилова. Генетика. 2020;56(11):1304-1319. DOI: 10.1134/S1022795420110095

24. Тихвинский С.Ф. Антоциановые формы культурных растений и их использование в селекции. Сборник трудов Кировского СХИ; 1991:3-6.

25. Тихвинский С.Ф., Доронин С.В. Антоциановые пигменты растений и их роль в адаптивной селекции сельскохозяйственных культур. Теоретическая и прикладная экология. 2007;3:15-19.

26. Tsuda T., Horio F., Osawa T. Cyanidin 3-O-β-D-glucoside suppresses nitric oxide production during a zymosan treatment in rats. Journal of Nutritional Science and Vitaminology (Tokyo). 2002;48(4):305-310. DOI: 10.3177/jnsv.48.305

27. Varga M., Berkesi O., Darula Z., May N., Palágyi A. Structural characterization of allomelanin from black oat. Phytochemistry. 2016;130:313-320. DOI: 10.1016/j.phytochem.2016.07.002.

28. Варгач Ю.И., Лоскутов И.Г., Мертвищева М.Е. Антиоксидантная активность зерновок овса (Avena L.). В кн.: Идеи Н.И. Вавилова в современном мире: тезисы докладов IV Вавиловской международной научной конференции, Санкт-Петербург, 20–24 ноября 2017 г. Санкт-Петербург: ВИР; 2017. С.234-235.

29. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений. В кн.: Н.И. Вавилов. Избранные произведения: В 2 т. Т. 1. Ленинград: Наука; 1967. С.88-202.

30. Юдина Р.С., Гордеева Е.И., Шоева О.Ю., Тихонова М.А., Хлесткина Е.К. Антоцианы как компоненты функционального питания. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(2):178-189. DOI: 10.18699/VJ21.022

31. Zhang X-W, Jiang Q-T, Wei Y-M, Liu C. Inheritance analysis and mapping of quantitative trait loci (QTL) controlling individual anthocyanin compounds in purple barley (Hordeum vulgare L.) grains. PLoS ONE. 2017;12(8):e0183704. DOI: 10.1371/journal.pone.0183704