Аннотация

Работа шахтеров, характеризующаяся длительным пребыванием в условиях ограниченного доступа к солнечному свету, приводит к высокому риску дефицита витамина D. Одновременно воздействие негативных факторов горнодобывающей промышленности существенно увеличивает вероятность развития различных заболеваний, таких как окислительный стресс, респираторные и воспалительные патологии. Богатые антиоксидантами листья пасленовых представляют собой перспективное средство профилактики заболеваний, компенсируя дефицит витамина D и противодействуя окислительному стрессу на клеточном уровне. Цель работы – исследовать компонентный состав листьев пасленовых растений (Solanum lycopersicum L., S. tuberosum L., S. nigrum L., S. dulcamara L.) для использования их в качестве источников обогащения продуктов питания антиоксидантами и витамином D.
Объектами исследования послужили высушенные листья томата (S. lycopersicum), картофеля (S. tuberosum), паслена черного (S. nigrum) и паслена сладко-горького (S. dulcamara). Для оценки антиоксидантной активности исследуемого сырья проводили комплексный анализ содержания флавоноидов, хлорофилла, каротиноидов и летучих органических соединений, а также применяли методы с использованием радикалов ABTS и DPPH. Исследование содержание витамина D проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Установлено, что в листьях томата, картофеля, паслена черного и сладко-горького содержалось большое количество определяемых веществ. Проведенные исследования с использованием двух групп радикалов – ABTS и DPPH также подтвердили высокую антиоксидантную активность листьев пасленовых растений. Наибольшее количество витамина D обнаружено в листьях картофеля (224,7 мкг/100 г) и паслена черного (22,8 мкг/100 г).
Исследование показало высокое содержание антиоксидантов и витамина D в листьях картофеля и паслена черного, что делает их перспективными источниками обогащения продуктов питания. Результаты анализов подтверждают значительный потенциал листьев пасленовых в улучшении здоровья шахтеров и снижении риска развития профессиональных заболеваний.

Ключевые слова

Антиоксидантная активность, витамин D, флавоноиды, хлорофилл, каротиноиды, летучие органические соединения, Solanum, томат, картофель, паслен

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 23-16-00113.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Martelli M, Salvio G, Santarelli L, Bracci M. Shift work and serum vitamin D levels: A systematic review and meta-analysis. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022;19(15):8919. https://doi.org/10.3390/ijerph19158919
2. Dash S, Gupta S, Epari V, Patra PY. Association of vitamin D levels in coal miners: A case-control study. Indian Journal of Community Medicine. 2020;45(2):181–183. https://doi.org/10.4103/ijcm.IJCM_269_19
3. Пичхадзе Г. М., Шалыгин А. Е., Зубцов Ю. Н. Энергетические потребности горняков, занимающихся добычей угля открытым способом. Вопросы питания. 1987. Т. 6. С. 33–35.
4. Соболева О. А., Минина В. И., Торгунакова А. В., Титов Р. А., Яковлева А. А. и др. Обеспеченность витамином D работников угольных шахт в зависимости от носительства полиморфных вариантов генов VDR и GC. Вопросы питания. 2024. Т. 93. № 4. С. 74–83. https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-4-74-83
5. Batool AI, Naveed NH, Aslam M, da Silva J, ur Rehman MF. Coal dust-induced systematic hypoxia and redox imbalance among coal mine workers. ACS Omega. 2020;5(43):28204–28211. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03977
6. Balali-Mood M, Naseri K, Tahergorabi Z, Khazdair MR, Sadeghi M. Toxic mechanisms of five heavy metals: Mercury, lead, chromium, cadmium, and arsenic. Frontiers in Pharmacology. 2021;12:643972. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.643972
7. Chen H, Ding X, Zhang W, Dong X. Coal mining environment causes adverse effects on workers. Frontiers in Public Health. 2024;12:1368557. https://doi.org/10.3389/fpubh.2024.1368557
8. Petsonk EL, Rose C, Cohen R. Coal mine dust lung disease. New lessons from old exposure. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2013;187(11):1178–1185. https://doi.org/10.1164/rccm.201301-0042CI
9. Ferguson JM, Costello S, Elser H, Neophytou AM, Picciotto S, et al. Chronic obstructive pulmonary disease mortality: The diesel exhaust in miners study (DEMS). Environmental Research. 2020;180:108876. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.108876
10. Alter P, Baker JR, Dauletbaev N, Donnelly LE, Pistenmaa C, et al. Update in chronic obstructive pulmonary disease 2019. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2020;202(3):348–355. https://doi.org/10.1164/rccm.202002-0370UP
11. Milanzi EB, Gehring U. Detrimental effects of air pollution on adult lung function. European Respiratory Journal. 2019;54(1):1901122. https://doi.org/10.1183/13993003.01122-2019
12. Кудашева А. Р., Якупов Р. Р. Проблема остеопении среди работников горнодобывающего предприятия. Медицина труда и промышленная экология. 2011. № 8. С. 27–29. https://elibrary.ru/OCBBGF
13. Насонов Е. Л. Современные стратегии фармакотерапии ревматоидного артрита: место инфликсимаба. Consilium Medicum. 2006. Т. 8. № 8. C. 5–9. https://elibrary.ru/RLSWBP
14. Фокина А. Д., Веснина А. Д., Фролова А. С., Чекушкина Л. А., Проскурякова Л. А. и др. Биоактивные вещества геропротекторной направленности. Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54. № 2. С. 423–435. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2024-2-2517
15. Faskhutdinova ER, Sukhikh AS, Le VM, Minina VI, Khelef MEA, et al. Effects of bioactive substances isolated from Siberian medicinal plants on the lifespan of Caenorhabditis elegans. Foods and Raw Materials. 2022;10(2):340–352. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-2-544
16. Maury GL, Rodríguez DM, Hendrix S, Arranz JCE, Boix YF, et al. Antioxidants in plants: A valorization potential emphasizing the need for the conservation of plant biodiversity in Cuba. Antioxidants. 2020;9(11):1048. https://doi.org/10.3390/antiox9111048
17. Pérez-Gálvez A, Viera I, Roca M. Carotenoids and chlorophylls as antioxidants. Antioxidants. 2020;9(6):505. https://doi.org/10.3390/antiox9060505
18. Kim M-H, Lee S-M, An K-W, Lee M-J, Park D-H. Usage of natural volatile organic compounds as biological modulators of disease. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(17):9421. https://doi.org/10.3390/ijms22179421
19. Panche AN, Diwan AD, Chandra SR. Flavonoids: An overview. Journal of Nutritional Science. 2016;5:e47. https://doi.org/10.1017/jns.2016.41
20. Ullah A, Munir S, Badshah SL, Khan N, Poulson BG, et al. Important flavonoids and their role as a therapeutic agent. Molecules. 2020;25(22):5243. https://doi.org/10.3390/molecules25225243
21. Dias MC, Pinto DCGA, Silva AMS. Plant flavonoids: Chemical characteristics and biological activity. Molecules. 2021;26(17):5377. https://doi.org/10.3390/molecules26175377
22. Mattioli V, Zanolin ME, Cazzoletti L, Bono R, Cerveri I. Dietary flavonoids and respiratory diseases: A populationbased multi-case-control study in Italian adults. Public Health Nutrition. 2020;23(14):2548–2556. https://doi.org/10.1017/S1368980019003562
23. Rees A, Dodd GF, Spencer JPE. The effects of flavonoids on cardiovascular health: A review of human intervention trials and implications for cerebrovascular function. Nutrients. 2018;10(12):1852. https://doi.org/10.3390/nu10121852
24. Li R-L, Wang L-Y, Liu S, Duan H-X, Zhang Q, et al. Natural flavonoids derived from fruits are potential agents against atherosclerosis. Frontiers in Nutrition. 2022;9:862277. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.862277
25. Martiniakova M, Babikova M, Mondockova V, Blahova J, Kovacova V, et al. The role of macronutrients, micronutrients and flavonoid polyphenols in the prevention and treatment of osteoporosis. Nutrients. 2022;14(3):523. https://doi.org/10.3390/nu14030523
26. Xiong H-H, Lin S-Y, Chen L-L, Ouyang K-H, Wang W-J. The interaction between flavonoids and intestinal microbes: A review. Foods. 2023;12(2):320. https://doi.org/10.3390/foods12020320
27. Martins T, Barros AN, Rosa E, Antunes L. Enhancing health benefits through chlorophylls and chlorophyll-rich agro-food: A comprehensive review. Molecules. 2023;28(14):5344. https://doi.org/10.3390/molecules28145344
28. Crupi P, Faienza MF, Naeem MY, Corbo F, Clodoveo ML, et al. Overview of the potential beneficial effects of carotenoids on consumer health and well-being. Antioxidants. 2023;12(5):1069. https://doi.org/10.3390/antiox12051069
29. 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;12(7):1533. https://doi.org/10.3390/plants12071533
30. Johra FT, Bepari AK, Bristy AT, Reza HM. A mechanistic review of β-carotene, lutein, and zeaxanthin in eye health and disease. Antioxidants. 2020;9(11):1046. https://doi.org/10.3390/antiox9111046
31. Lenis-Rojas OA, Robalo MP, Tomaz AI, Carvalho A, Fernandes AR, et al. RuII(p-cymene) compounds as effective and selective anticancer candidates with no toxicity in vivo. Inorganic Chemistry. 2018;57(21):13150–13166. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b01270
32. Du Y, Luan J, Jiang RP, Liu J, Ma Y. Myrcene exerts anti-asthmatic activity in neonatal rats via modulating the matrix remodeling. International Journal of Immunopathology and Pharmacology. 2020;34:1–10. https://doi.org/10.1177/2058738420954948
33. Кригер О. В., Шепель, Е. И. Влияние способа получения экстрактов цветков бархатцев распростертых (Tagetes patula L.) на содержание биологически активных веществ и антимикробную активность. Food Metaengineering. 2024. Т. 2. № 2. С. 22–34. https://doi.org/10.37442/fme.2024.2.49
34. Оганесянц Л. А., Панасюк А. Л., Кузьмина Е. И., Свиридов Д. А., Ганин М. Ю. и др. Изотопная масс-спектроскопия как инструмент идентификации томатов (Solanum lycopersicum L.). Техника и технология пищевых продуктов. 2023. Т. 53. № 3. С. 612–620. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-3-2461
35. Wang C, Li M, Duan X, Abu-Izneid T, Rauf A, et al. Phytochemical and nutritional profiling of tomatoes; Impact of processing on bioavailability – A comprehensive review. Food Reviews International. 2022;39(8):5986–6010. https://doi.org/10.1080/87559129.2022.2097692
36. Jäpelt RB, Silvestro D, Smedsgaard J, Jensen PE, Jakobsen J. Quantification of vitamin D3 and its hydroxylated metabolites in waxy leaf nightshade (Solanum glaucophyllum Desf.), tomato (Solanum lycopersicum L.) and bell pepper (Capsicum annuum L.). Food Chemistry. 2012;138(2–3):1206–1211. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.11.064
37. Aburjai T, Al-Khalil S, Abuirjeie M. Vitamin D3 and its metabolites in tomato, potato, egg plant and zucchini leaves. Phytochemistry. 1998;49(8):2497–2499. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(98)00246-5
38. Chen X, Dai X, Liu Y, Yang Y, Yuan L, et al. Solanum nigrum Linn.: An insight into current research on traditional uses, phytochemistry, and pharmacology. Frontiers in Pharmacology. 2022;13:918071. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.918071
39. Ostreikova TO, Kalinkina OV, Bogomolov NG, Chernykh IV. Glycoalkaloids of plants in the family Solanaceae (nightshade) as potential drugs. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2022;56(7):948–957. https://doi.org/10.1007/s11094- 022-02731-x
40. Кузьмичева Н. А. Фитохимический анализ семян пажитника сенного. Вестник фармации. 2017. № 2. С. 23–31. https://elibrary.ru/ZEWGHF
41. Butnariu M. Methods of analysis (extraction, separation, identification and quantification) of carotenoids from natural products. Journal of Ecosystem & Ecography. 2016;6(2):100193 https://doi.org/10.4172/2157-7625.1000193
42. Работягов В. Д., Палий А. Е., Федотова И. А. Изучение биологически активных веществ у лавандина (Lavandula x intermedia emeric ex Loisel). Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2018. № 126. С. 55–61. https://doi.org/10.25684/NBG.boolt.126.2018.08
43. Воробьева Е. Е., Минина В. И., Соболева О. О., Милентьева И. С., Неверова О. А. Создание функционального творожного продукта с добавлением нетрадиционного сырья. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022. Т. 84. № 4. С. 80–88. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-4-80-88
44. Lakshmidevi N, Priyadarshini MR. Evaluation of phytochemicals and validation of antioxidant potential of wild solanum species from Mysore District, Karnataka, India. International Journal of Pharmacy and Biological Sciences-IJPBSTM. 2022;12(4):141–155.
45. Nawrocka J, Szymczak K, Skwarek-Fadecka M, Małolepsza U. Toward the analysis of volatile organic compounds from tomato plants (Solanum lycopersicum L.) treated with Trichoderma virens or/and Botrytis cinerea. Cells. 2023;12(9): 1271. https://doi.org/10.3390/cells12091271
46. Arafa RA, Kamel SM, Taher DI, Solberg SØ, Rakha MT. Leaf extracts from resistant wild tomato can be used to control late blight (Phytophthora infestans) in the cultivated tomato. Plants. 2022;11(14):1824. https://doi.org/10.3390/plants11141824
47. Agho CA, Runno-Paurson E, Tähtjärv T, Kaurilind E, Niinemets Ü. Variation in leaf volatile emissions in potato (Solanum tuberosum) cultivars with different late blight resistance. Plants. 2023;12(11):2100. https://doi.org/10.3390/plants12112100
48. Cara N, Piccoli PN, Bolcato L, Marfil CF, Masuelli RW. Variation in the amino acids, volatile organic compounds and terpenes profiles in induced polyploids and in Solanum tuberosum varieties. Phytochemistry. 2020;180:112516. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2020.112516
49. Aburjai TA, Oun IM, Auzi AA, Hudaib MM. Volatile oil constituents of fruits and leaves of Solanum nigrum L. growing in Libya. Journal of Essential Oil-Bearing Plants. 2014;17(3):397–404. https://doi.org/10.1080/0972060X.2014.895194
50. Yamashita H. Biological function of acetic acid-improvement in obesity and glucose tolerance by acetic acid in type 2 diabetic rats. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2016;56(1):171–175. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1045966
51. Cortesia C, Vilchèze C, Bernut A, Contreras W, Gómez K, et al. Acetic acid, the active component of vinegar, is an effective tuberculocidal disinfectant. mBio. 2014;5(2):e00013-14. http://dx.doi.org/10.1128/mBio.00013-14
52. Seki T, Morimura S, Tabata S, Tang Y, Shigematsu T, et al. Antioxidant activity of vinegar produced from distilled residues of the Japanese liquor shochu. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008;56(10):3785–3790. https://doi.org/10.1021/jf073040w
53. Masyita A, Mustika SR, Dwi AA, Yasir B, Rumata NR, et al. Terpenes and terpenoids as main bioactive compounds of essential oils, their roles in human health and potential application as natural food preservatives. Food Chemistry: X. 2022;13:100217. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2022.100217
54. Islam MT, Ali ES, Uddin SJ, Shaw S, Islam MdA, et al. Phytol: A review of biomedical activities. Food and Chemical Toxicology. 2018;121:82–94. https://doi.org/10.1016/j.fct.2018.08.032
55. Aparna V, Dileep KV, Mandal PK, Karthe P, Sadasivan Ch, et al. Anti-inflammatory property of n-hexadecanoic acid: Structural evidence and kinetic assessment. Chemical Biology & Drug Design. 2012;80(3):434–439. https://doi.org/10.1111/j.1747-0285.2012.01418.x
56. Bermúdez MA, Pereira L, Fraile C, Valerio L, Balboa MA, et al. Roles of palmitoleic acid and its positional isomers, hypogeic and sapienic acids, in inflammation, metabolic diseases and cancer. Cells. 2022;11(14):2146. https://doi.org/10.3390/cells11142146
57. Takahashi H, Kamakari K, Goto T, Hara H, Mohri S, et al. 9-Oxo-10(E),12(Z),15(Z)-octadecatrienoic acid activates peroxisome proliferator-activated receptor α in Hepatocytes. Lipids. 2015;50(11):1083–1091. https://doi.org/10.1007/s11745-015-4071-3
58. Zhong N, Han P, Wang Y, Zheng C. Associations of polyunsaturated fatty acids with cardiovascular disease and mortality: A study of NHANES database in 2003–2018. BMC Endocrine Disorders. 2023;23(1):185. https://doi.org/10.1186/s12902-023-01412-4
59. Li L, Wang P, Jiao X, Qin S, Liu Zh, et al. Fatty acid esters of hydroxy fatty acids: A potential treatment for obesity-related diseases. Obesity Reviews. 2024;25(6):e13735. https://doi.org/10.1111/obr.13735
60. Młynarska E, Hajdys J, Czarnik W, Fularski P, Leszto K, et al. The role of antioxidants in the therapy of cardiovascular diseases – A literature review. Nutrients. 2024;16(16):2587. https://doi.org/10.3390/nu16162587
61. Taie H, Abd-Alla HI, Ali S, Aly HH. Chemical composition and biological activities of two Solanum tuberosum cultivars grown in Egypt. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2015;7(6):311–320.
62. Lee KJ, Lee G-A, Ma K-H, Raveendar S, Cho Y-H, et al. Chemical constitutions and antioxidant activities of tomato leaf extracts. Plant Breeding and Biotechnology. 2016;4:362–372. https://doi.org/10.9787/PBB.2016.4.3.362
63. Kudale S, Ghatge S, Shivekar A, Sule C, Desai N. Comparative study of antioxidant potential in hairy roots and field grown roots of Solanum nigrum L. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2016;5(8):42–54. http://dx.doi.org/10.20546/ijcmas.2016.508.005
64. Vázquez-Lorente H, Herrera-Quintana L, Jiménez-Sánchez L, Fernández-Perea B, Plaza-Diaz J. Antioxidant functions of vitamin D and CYP11A1-derived vitamin D, tachysterol, and lumisterol metabolites: Mechanisms, clinical implications, and future directions. Antioxidants. 2024;13(8):996. https://doi.org/10.3390/antiox13080996
65. Brancaccio M, Mennitti C, Cesaro A, Fimiani F, Vano M, et al. The biological role of vitamins in athletes’ muscle, heart and microbiota. International Journal of Environmental Research Public Health. 2022;19(3):1249. https://doi.org/10.3390/ijerph19031249