Получение препарата, обогащенного Zn-феофитином, из листьев пшеницы Triticum aestivum L.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Целью работы было получение препарата, обогащенного цинковым производным феофитина, из срезанных листьев озимой пшеницы Triticum aestivum L. Сначала проводили феофитинизацию хлорофилла и вымывание из листьев фенольных веществ, Mg2+ при рН 3.5–4.0 с добавкой ЭДТА-Na, затем инкубацию с ZnCl2, листья высушивали и хранили в темноте. Экстракцию цинковых производных проводили 2-кратной обработкой этанолом. Для увеличения выхода проводили повторную металлизацию. Полученный препарат соответствовал Zn-феофитину а и b по данным спектрофлуориметрии и тонкослойной хроматографии. Обсуждаются перспективы использования препарата Zn-феофитина, обладающего антиоксидантной и антивирусной активностью.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. С. Христин

Институт фундаментальных проблем биологии РАН ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”

Автор, ответственный за переписку.
Email: khristin_@rambler.ru
Россия, Пущино

Т. Н. Смолова

Институт фундаментальных проблем биологии РАН ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”

Email: khristin_@rambler.ru
Россия, Пущино

Список литературы

  1. Ebrahimi P., Shokramraji Z., Tavakkoli S., Mihaylova D., Lante A. Chlorophylls as natural bioactive compounds existing in food by-products: a critical review // Plants. 2023. V. 12. P. 1533. https://doi.org/10.3390/plants12071533
  2. Гельфонд М.Л. Фотодинамическая терапия в онкологии // Практическая онкология. 2007. Т. 8. № 4. С. 204.
  3. Mishra V.K., Bacheti R.K., Husen A. Medicinal uses of chlorophyll: A critical overview. In book: Chlorophyll: structure, function and medicinal uses publisher: nova science publishers, Inc., Hauppauge, NY 11788. Ed.: Hua Le and Elisa Salcedo, 2011. P. 1.
  4. Solymosi K., Mysliwa-Kurdziel B. Chlorophylls and their derivatives used in food industry and medicine // Mini Rev. Med. Chem. 2017. V. 17. P. 1194. https://doi: 10.2174/1389557516666161004161411
  5. Caño-Delgado A.I., Ponz F., Avesani L. Plant science’s contribution to fighting viral pandemics: COVID-19 as a case study // Front. Plant Sci. 2022. Р. 173. https://doi: 10.3389/978-2-88974-157-1
  6. Clark N.F., Taylor-Robinson A.W. COVID-19 therapy: could a chlorophyll derivative promote cellular accumulation of Zn2+ ions to inhibit SARs-CoV-2 RNA synthesis? // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. P. 1270. https://doi: 10.3389/fpls.2020.01270
  7. Jimenez-Aleman H.G., Castro V., Longdaitsbehere A., Gutierrez-Rodríguez M., Garaigorta U., Solano R., Gastaminza P. SARS-CoV-2 fears green: the chlorophyll catabolite pheophorbide a is a potent antiviral // Pharmaceutical. 2021. V. 14. P. 1048. https://doi: 10.3390/ph14101048
  8. Lebedeva N.Sh., Gubarev Y.A., Koifman M.O., Koifman O.I. The application of porphyrins and their analogues for inactivation of viruses. // Molecules. 2020. V. 25. P. 4368. https://doi: 10.3390/molecules25194368
  9. Kupper H., Kupper F., Spiller M. Environmental relevance of heavy metal-substituted chlorophylls using the example of water plants // J. Exp. Bot. 1996. V. 47. P. 259.
  10. Kupper H., Dedic R., Svoboda A., Hala J., Kroneck P.M.H. Kinetics and efficiency of excitation energy transfer from chlorophylls, their heavy metal-substituted derivatives, and pheophytins to singlet oxygen // BBA. 2002. V. 1572. P. 107.
  11. Ikegami I., Nemoto A., Sakashita K. The formation of Zn-Chl a in Chlorella heterotrophically grown in the dark with an excessive amount of Zn2+ // Plant Cell Physiol. 2005. V. 46. P. 729. https://doi: 10.1093/pcp/pci079
  12. Hassan M.U., Aamer M., Chattha M.U., Haiying T., Shahzad B., Barbanti L., Nawaz M., Rasheed A., Afzal A., Liu Y., Guoqin H. The critical role of zinc in plants facing the drought stress // Agriculture. 2020. V. 10. P. 396. https://doi.org/10.3390/agriculture10090396
  13. Ma D., Sun D., Wang C., Ding H., Qin H., Hou J., Huang X., Xie Y., Guo T. Physiological responses and yield of wheat plants in zinc-mediated alleviation of drought stress // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. Р. 860. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00860
  14. Chatti D., Kumar A. Effect of zinc nutrition in mitigating late sowing induced heat stress in wheat crop // Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2020. V. 9. P. 2415. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2020.901.275
  15. Евстигнеев В.Б., Оловянишникова Г.Д. Фотохимические свойства аналогов хлорофилла Zn-феофитинов // Молекулярная биология. 1973. Т. 7. С. 195.
  16. Orzeł Ł., Wasґ J., Kania A., Susz A., Rutkowska-Zbik D., Staronґ J., Witko M., Stochel G., Fiedor L. Factors controlling the reactivity of divalent metal ions towards pheophytin a // J. Biol. Inorg. Chem. 2017. V. 22. P. 941. https://doi: 10.1007/s00775-017-1472-1
  17. Sjursnes B.J., Kvittingen L., Schmid R. Thin-layer chromatography of green leaves extracts: Zinc migrates into pheophytin on TLC silica plates with fluorescence indicator (F254) // JPC – J. Planar Chromatogr. – Modern TLC. 2016. V. 29. P. 480. https://doi: 10.1556/1006.2016.29.6.13
  18. Scheer H., Hartwich G. Bacterial reaction centers with modified tetrapyrrole chromophores. // In: Anoxygenic photosynthetic bacteria, Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands. 1995. P. 649. https://doi: 10.1007/0-306-47954-0_29
  19. Thorne S.W., Newcomb E.H., Osmond C.B. Identification of chlorophyll b in extracts of prokaryotic algae by fluorescence spectroscopy // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977. V. 74. P. 575. https://doi: 10.1073/pnas.74.2.575
  20. Христин М.С., Смолова Т.Н., Креславский В.Д. Тепловой стресс, агрегация хлорофилл-белковых комплексов и светозависимое восстановление активности ФС II проростков пшеницы // Физиология растений. 2021. Т. 68. С. 509. https://doi: 10.31857/S0015330321050079
  21. Kang Y.-R., Park J., Jung S. K., Chang Y. H. Synthesis, characterization, and functional properties of chlorophylls, pheophytins, and Zn-pheophytins. // Food Chemistry. 2018. V. 245. P. 943. https://doi: 10.1016/j.foodchem.2017.11.079
  22. Zvezdanovic J., Markovic D. Copper, iron, and zinc interactions with chlorophyll in extracts of photosynthetic pigments studied by VIS Spectroscopy // Russ. J. Physic. Chem. A. 2009. V. 83. P. 1542.
  23. Senklang P., Anprung P. Optimizing enzymatic extraction of Zn–chlorophyll derivatives from pandan leaf using response surface methodology // J. Food Proces. Preservat. 2010. V. 34. P. 759. https://doi: 10.1111/j.1745-4549.2009.00393.x
  24. Scipioni G.P., Argüello B.V., Schmalko M.E. The effect of Mg2+, Cu2+ and Zn2+ pre-treatment on the color of yerba mate (Ilex paraguariensis) leaves // Braz. Arch. Biol. Technol. 2010. V. 53. P. 1497.
  25. Nelson R.E., Ferruzzi M.G. Synthesis and bioaccessibility of Fe-pheophytin derivatives from crude spinach extract // J. Food Sci. 2008. V. 73. P. H86. https://doi: 10.1111/j.1750-3841.2008.00783.
  26. Zhao A., Yang S.. Wang B.. Tian X. Effects of ZnSO4 and Zn‐EDTA applied by broadcasting or by banding on soil Zn fractions and Zn uptake by wheat (Triticum aestivum L.) under greenhouse conditions // J. Plant Nutrit. Soil Sci. 2019. V. 182. P. 307. https://doi.org/10.1002/jpln.201800341
  27. Чурсин В., Магомедова П. Исследование взаимодействий в системе белок – соли цинка – органический дубитель // Российский химический журнал. 2020. Т. 64. С. 37. https://doi.org/10.6060/rcj.2020642.6
  28. Bechaieb R., Fredj A.B., Akachab A.B., Gérard H. Interactions of copper (ii) and zinc(ii) with chlorophyll: insights from density functional theory studies // New J. Chem. 2016. V. 40. P. 4543. https://doi.org/10.1039/C5NJ03244J
  29. Ngo T., Zhao Y. Formation of zinc-chlorophyll-derivative complexes in thermally processed green pears (Pyrus communis L.) // J. Food Sci. 2007. V. 72. P. 397. https://doi: 10.1111/j.1750-3841.2007.00465.x
  30. Yongguang Y., Yong H., Jingbo L. A novel protecting method for visual green color in spinach puree treated by high intensity pulsed electric fields // J. Food Engineer. 2007. V. 79. P. 1256. https://doi: 10.1016/j.jfoodeng.2006.04.031
  31. Schwartz S.J., Von Elbe J.H. Kinetics of chlorophyll degradation to pyropheophytin in vegetables // J. Food Sci. 1983. V. 48. P. 1303 https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1983.tb09216.x
  32. La Borde L.F., Elbe J.H. Chlorophyll degradation and zinc complex formation with chlorophyll derivatives in heated green vegetables // J. Agric. Food Chem. 1994. V. 42. P. 1100. https://doi.org/10.1021/jf00041a010

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема синтеза Zn-хлорофилла в листьях пшеницы до (I, II) и после реметаллизации с Zn2+ (III) без (а) и при добавлении ЭДТА–Na (б). I – Феофитинизация хлорофиллов инкубацией листьев при рН 3.5–4.0 при перемешивании до смены окраски с зеленой на бурую, отмывка дистиллированной водой до прекращения выхода окрашенных веществ и повышения рН до 5.5–6.5 в среде. II – Металлизация феофитина инкубацией листьев с 100 мМ ZnCl2 при рН 5.5 до прекращения изменения окраски с буро-зеленой на сине-зеленую, отмывка дистиллированной водой, сушка, хранение в темноте, измельчение в блендере, экстракция этанолом, центрифугирование при 5000 g, 5 мин. 1, 4 – этаноловый экстракт листьев пшеницы; 2, 5 – супернатант и осадок после металлизации; 3, 6 – повторная экстракция этанолом осадка после металлизации (2, 5). III – Реметаллизация добавлением 10 мМ ZnCl2 в этаноловый экстракт, инкубация 2 сут, разбавление дистиллированной водой в 10 раз и осаждение Zn-феофитина центрифугированием при 5000 g, 5 мин. 1, 4 – этаноловый экстракт после реметаллизации; 2, 5 – супернатант и осадок после реметаллизации; 3, 6 – повторная экстракция этанолом осадка после реметаллизации (2, 5).

Скачать (891KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры флуоресценции при 77 К. (а) – листья пшеницы после феофитинизации (1) и металлизации с ионами Zn2+ (2); (б) – этаноловый экстракт сухих листьев пшеницы до (1) и после повторной металлизации (2). К экстракту добавляли 10 мМ ZnCl2 в этаноле (1), инкубировали 2 сут. при 23°С (2); а – максимум флуоресценции феофитина а; b – максимум флуоресценции феофитина b [19].

Скачать (279KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ТСХ препарата Zn-феофитина (4), полученного металлизацией с ZnCl2. Феофитин был получен обработкой сухих листьев пшеницы (1) при рН 3.5–4.0. 1 – экстракт сухих листьев; 2, 3 – экстракт листьев после феофитинизации; 4 – экстракт листьев после замещения Mg2+ на Zn2+ и повторной металлизации с Zn2+ (рис. 1, III 5).

Скачать (170KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Включение ионов Zn2+ в феофитин на пластине силикагеля для ТСХ. (а) 1 – зона Хл а + b, сразу после ТСХ, 2 – та же зона Хл а + b после длительного хранения аэробно при комнатной температуре в темноте. На поверхность зоны (обозначена кружком) нанесено 10 мкл 1 М ZnCl2 [17] в спирте. Видно изменение окраски, свидетельствующее о включении Zn2+ в феофитин. (б) – зона феофитина на пластине ТСХ после хроматографии этанолового экстракта листьев пшеницы, инкубированных при рН 4.0 и отмытых с помощью ЭДТА-Na от ионов Mg2+, фенольных веществ. 1 – на участке зоны (обозначена кружком) нанесено 10 мкл 1 М ZnCl2 в спирте, 2 – на участке зоны (обозначена кружком) нанесено 10 мкл 1 М ZnCl2 в воде.

Скачать (221KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024