CC BY
161
Химия растительного сырья. 2013. №3. С. 143-148.
DOI: 10.14258/jcprm.1303143
УДК 541.127
АНТИОКСИДАНТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭФИРНОГО МАСЛА ТИМЬЯНА ПОЛЗУЧЕГО {THYMUS SERPYLLUM L.)
© Л.Р. Варданян1, С.А. Айрапетян1, Р.Л. Варданян1, А.Э. Аветисян2
1Горисский государственный университет, ул. Авангарда, 4, Горис, 3203 (Армения), e-mail: [email protected]
2Арцахский государственный университет, ул. М. Гоша, 5, Степанакерт, 2600 (Нагорно-Карабахская Республика), e-mail: [email protected]
На примере инициированного окисления кумола исследовано антиоксидантное действие эфирного масла тимьяна ползучего. Установлено, что эфирное масло тимьяна ползучего обладает довольно сильным антиоксидантным свойством. Определены содержание антиоксидантов в 1 мг масла (1,43-10-3 моль/л) и температурная зависимость параметров k7 и k71 - характеризующая активность антиоксидантов.
Ключевые слова: тимьян ползучий, Thymus serpyllum L., эфирное масло, антиоксидантная активность.
Введение
В последние годы наряду с поиском новых лекарственных растений проводится углубленное изучение свойств эфирных масел, традиционно применяемых в медицине парфюмерной и пищевой промышленности. Из эфирных масел лекарственных растений широко используется масло тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.) как лекарственное сырье и пряность в кулинарии.
Эфирное масло тимьяна ползучего (ЭМТ) применяется в традиционной медицине многих стран и народов как ценное лекарственное сырье [1, 2]. ЭМТ рекомендуется применять как отхаркивающее и болеутоляющее средство при острых и хронических бронхитах, она обладает антимикробной [3], антиокси-дантной [4] и спазмалитической [5] активностью. Столь универсальное применение ЭМТ объясняется содержанием в нем биологически активных веществ. В частности, ЭМТ содержит тимол, карвакрол, бета-кариофилен, гамма-терпинен, пара-цимол, пара-цимен, линалоол, камфору, альфа и бетга-пинен, флаво-ноиды. По результатам работы [6] установлено, что ЭМТ содержит более 55 химических соединений. Причем как процентное содержание отдельных компонентов, так и химический состав масел зависит от экологических и природных условий, а также и географических зон произрастания данного растения [7, 8]. Следовательно, изучение химических и отдельных эксплуатационных свойств масел и экстрактов лекарственных растений, растущих в данных зонах, является необходимым условием.
Варданян Луиза Размиковна - доцент биохимической В настоящей работе нами изучены антиокси-
дантные свойства ЭМТ ползучего, произрастающего в окрестностях Степанакерта Нагорно-Карабахской республики на высоте 850 м над уровнем моря.
Экспериментальная часть
Отбор образцов тимьяна ползучего провели в середине июля 2009 и 2012 гг. в период полного цветения. Подготовку сырья (высушивание до воздушно-сухого состояния), отбор проб и получение эфирного
кафедры, кандидат химических наук, доцент,
e-mail: [email protected]
Айрапетян Сюзанна Арсеновна - преподаватель
биохимической кафедры,
e-mail: [email protected]
Варданян Размик Левонович - профессор
биохимической кафедры, доктор химических наук,
e-mail:[email protected]
Аветисян Артур Эдуардович - заведующий
химической кафедры, кандидат химических наук,
доцент, e-mail: [email protected]
* Автор, с которым следует вести переписку.
масла производили с использованием общепринятых методов [9]. В состав проб входили стебли молодых побегов (25% от массы собранного сырья), листья и соцветия (20 и 40% соответственно). Одревесневшие части растений (15%) удаляли. Эфирное масло получили водяно-паровым методом из высушенного сырья. Навеску сырья массой 100 г погружали в колбу емкостью 1 л, заливали водой (0,5 л) и доводили до кипения. Длительность отгонки составляла 3 ч. Внешний вид полученного ЭМТ - прозрачная, светло-желтого цвета жидкость, плотность - 0,928 г/мл, показатель преломления - 1,4975. В работе были использованы два образца ЭМТ, соответственно, полученные в 2009 (ЭМТ-09) и 2012 (ЭМТ-12) гг. Антиоксидантную активность и содержание антиоксидантов-ингибиторов цепных процессов определяли на модельной реакции инициированного азо-ди-изобуторинитрилом (АИБН) окисления кумола, в интервале температур 333-348 К. Отыты по окислению кумола проводили на газометрической установке с автоматическим регулированием давления. Концентрация кумола во всех опытах составляла 2,87 моль/л, обьем реакционной смеси 5 мл. Растворителем реакционной смеси служил хлорбензол. Кумол и хлорбензол после многократного встряхивания с концентрированной серной кислотой промывали дистиллированной водой, сушили над хлористым кальцием и перегоняли при атмосферном давлении. АИБН очищали пятикратным переосаждением из этанола и высушиванием под вакуумом при комнатной температуре до постоянного веса.
Скорость окисления определяли из кинетических кривых поглощения кислорода с использованием уравнения 1.
ДО7 2,65 -10"
V =-2--
Д/
Т
(1)
где 2,65' 10 - постоянная газометрической установки; Т - температура бюретки (комнатная температура).
Обсуждениерезультатов
На рисунках 1 и 2 представлены кинетические кривые поглощения кислорода окисляющегося кумола в отсутствие (1) и в присутствие ЭМТ-12 и ЭМТ-09 (кривые 2 и 3). Из рисунков следует, что в присутствии ЭМТ поглощение кислорода при инициированном окислении кумола осуществляется с явно выраженными периодами индукции, что свидетельствует о содержании антиоксидантных веществ в его составе. Суммарное содержание антиоксидантов определяли с использованием уравнения 2:
т = ЛЪЩ =аш V V
(2)
где х - период индукции, /- стехиометрический коэффициент ингибирования (число радикалов обрывающихся на одной молекуле ингибитора) [1пН] - суммарное содержание антиоксидантных веществ в исследуемом образце ЭМТ, Vi - скорость инициирования, т- масса использованного ЭМТ в мг. Опыты показали, что обнаруженные периоды индукции описываются уравнением (2). Результаты расчетов экспериментальных данных приведены в таблице 1. Из таблицы следует, что содержание антиоксидантных веществ в 1 мг масла ЭМТ-12 составляет (1,418±0,048) 10-3 моль/л, а в ЭМТ-09 - 1,54 10-5 моль/л.
Рис. 1. Кинетические кривые поглощения кислорода окисляющегося кумола в отсутствие (1) и в присутствии 0,19 мг (2) и 0,38 мг (3) ЭМТ-12. У1 = 1,2510-7 моль/л-с, Т = 348 К
Рис. 2. Кинетические кривые поглощения кислорода окисляющегося кумола в отсутствие (1) и в присутствии 6,44 мг (2) и 27,5 мг (3) ЭМТ-09. V = 1,39-10-7 моль/л-с, Т = 348 К
4
Антиоксидантное действие эфирного масла ... 145
Таблица 1. Содержание антиоксидантных веществ в ЭМТ, Т=348К
Навеска ЭМТ в реакционной Содержание антиокси- У;'107, МОЛЬ/Л С Содержание 1пИ в одном
смеси мг т, мин дантных веществ, мг экстракте
ЭМТ-09 ЭМТ-12 Г [1пИ]104, моль/л Г [1пИ]104, моль/л
6,44 - 12 1,00 1,39 0,155
12,75 - 24 2,00 1,39 0,157
27,50 - 50 4,17 1,39 0,152
38,68 - 70 5,84 1,85 0,151
- 0,1 19 1,43 1,25 14,30
- 0,19 35 2,63 1,25 13,82
- 0,38 73 5,48 1,25 14,42
- 0,19 71 2,66 0,625 14,02
- 0,19 18 2,70 2,50 14,21
Эти данные свидетельствуют, что за три года содержание антиоксидантных веществ при хранении ЭМТ при комнатной температуре уменьшается примерно в 100 раз (1,41810-3/ 1,5410-5 = 92). Следовательно, с целью увеличения гарантийного срока и сохранения эксплуатационных свойств ЭМТ необходимо его хранить при минусовых температурах.
При оценке антиоксидантных способностей экстрактов и масел растительного сырья, кроме определения количественного содержания в них антиоксидантных веществ, важным является и установление их антиоксидантных активностей, т.е. определение константы скоростей реакции ингибиторов со свободными пероксидными радикалами (к7). Для этого величину к7 определяли по количеству поглощенного кислорода во время периода индукции с использованием уравнения 3 [10].
[О2] к2. _ t.
2 = —- 1п(1--), (3)
[ИИ] к7 г/ ^'
где [ИИ] - концентрация окисляемого вещества - кумола (2,87 моль/л), [02] - концентрация поглощенного кислорода за время 1 < ть Т1 - период индукции, который немного отличается от т, приведенной в уравнении (2) и в таблице 1 и определяется графически на кинетических кривых поглощения кислорода по координате точки пересечения двух прямых, для которых тангенсы углов наклона связаны соотношением tgal
= 2tga2 [10] или К0 = 2К(з2 , где У0 - скорость поглощения кислорода после выхода из периодов индукции, У0 - в присутствии ингибитора (см. рис. 1, кривая 3), к2 и к7, соответственно, константы скоростей реакций продолжения
и обрыва цепей
яо2 + яи к2 > яоои+я'
Я0'2 + 1пИ к7 > яоои + 1п
Значения к2/к7 определяли графически, спрямляя экспериментальные данные в координатах уравнения (3). Откуда, учитывая, что для кумола к2= 4,677'106ехр(-9800/ИТ) [11] вычисляли абсолютные значения к7 в интервале температур 333-348 К. Результаты расчетов приведены в таблице 2. Установлено, что к7 для исследованных ЭМТ в аррениусовых координатах описывается выражением
(к7)эмт-12 = 5,871013ехр[-(14500±250)/ЯТ], л/мольс; (к7)эмт-09 =2,77 1012ехр[-(12100+200)/ЯТ], л/мольс.
Из кинетических кривых поглощения кислорода (рис. 1 и 2) следует, что скорость окисления кумола после выхода из периодов индукции, в присутствии исследованных масел, остается существенно занижен-
ной по сравнению со скоростью окисления индивидуального кумола (сравни тангенсы углов прямых 1, 2 и 3). Обнаруженные предельные скорости окисления описываютсяуравнением (4) [12] (см. рис. 4).
V ¥х к7 /[0] 0 - ш " 1 (4)
7 о "
где У0 и Ум - предельные скорости окисления кумола, соответственно, в отсутствие и в присутствии масел тимьяна, к71 и к6 - константы скоростей реакции линейного
Я0'2 + б ^ ЯООИ + б'
и квадратичного
ЯО^ + ^02 ^ молекулярные продукты
обрыва цепей, [О] - концентрация продуктов превращения исходных антиоксидантов, содержащихся в исследованных маслах. В расчетах предполагалось [13], что О образуется по реакции
Л02 + 1гГ ^ б + молекулярные продукты
и что [О] = [1пН].
Из рисунка 4 видно, что предельные скорости окисления кумола в присутствии исследованных масел описываются уравнением (4). Пользуясь уравнением (4) и рисунком 4 определили отношение к71/^к6. Откуда, учитывая, что для кумола к6=4,74 1 05ехр(-9800/ЯТ] [11] определили значения к71 в интервале температур 333-348 К. Результаты расчетов приведены в табл.2. Спрямляя расчетные данные в координатах ^к71 - Т-1 определили температурную зависимость для кл в аррениусовых координатах, которые выражаются уравнениями:
(к71)эмт-09 = 2,24'Ю11 ■ ехр[-(13400±250)/ЯТ], л/мольс; (к71)эмт-12 = 9,92.109 . ехр[-(12500±250)/ЯТ], л/мольс.
Рис. 3. 1 - зависимость концентрации поглощенного кислорода от параметра -1п(Ы/т), Т=348К; 2 - температурная зависимость константы скорости реакции к7
Рис. 4. Зависимость предельной скорости окисления кумола от содержания ЭМТ-09 (1, 1') и ЭМТ-12 (2, 2'). У=1,2510-7 моль/лс, Т=348К
Антиоксидантное действие эфирного масла
147
Таблица 2. Кинетические параметры, характеризующие антиоксидантные активности ЭМТ
T, oK Содержание масла в кумоле, мг V^107 моль/лс V„106, моль/лс k710-4, л/мольс k71T0"2, л/мольс
ЭМТ-09 ЭМТ-12 ЭМТ-09 ЭМТ-12 ЭМТ-09 ЭМТ-12 ЭМТ-09 ЭМТ-12
348 6,44 - 1,38 2,50 - 6,50 - 9,45 -
348 12,88 - 1,38 1,18 6,98 - 9,33 -
348 19,32 - 1,38 0,82 6,72 - 9,51 -
348 27,50 - 1,38 0,73 - 6,66 - 8,50 -
348 - 0,19 1,25 - 2,59 - 6,67 - 1,58
348 - 0,38 1,25 - 1,04 - 4,56 - 1,23
348 - 1,0 1,25 - - 4,48 - 1,48
348 - 10,0 1,25 - 0,12 - 4,62 - 1,41
343 6,44 - 0,66 1,05 - 5,41 - 6,51 -
343 - 0,19 0,66 - 1,58 - 3,40 - 1,08
338 6,44 - 1,03 1,26 - 4,16 - 4,87 -
338 - 0,15 1,03 - 1,69 - 2,48 - 0,82
333 3,22 - 0,52 0,79 - 3,00 - 3,82
333 - 0,10 0,52 - 0,91 - 1,79 - 0,62
Список литературы
1. ГринкевичН.И., Ладыгина Е.А. Фармакогнозия: Атлас. М., 1989. 512 с.
2. Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Hippuridacea - Lobeliaceae. СПб., 1991. С. 100-109.
3. Ismaili H., Sosa S., Brkic D., Fkih-Tetouani S., Ilidrissi A., Touati D., Aquino R.P., Tubaro A. Topical antiinflammatory activity of extracts and compounds from Thymus broussonettii // J. Pharmacy Pharmacology. 2002. Vol. 54, N8. Pp. 137-140.
4. Sokmen A., Gulluce M., Akpulat H.A., Daferera D., Tepe B., Polissiou M., Sokmen M., Sahin F. The in vitro antimicrobial and antioxidant activities of the essential oils and methanol extracts of endemic Thymus spathulifolius // Food Control. 2004. N15. Pp. 627-634.
5. Szentandrassy N., Szentesi P., Magyar J., Nanasi P.P., Csernoch L. Effect of thymol on kinetic properties of Ca and K currents in rat skeletal muscle // BMC Pharmacology. 2003. N3. Pp. 9.
6. Алексеева Л.И., Груздев И.В., Быструшкин А.Г., Тетерюк Л.В. Химический состав эфирного масла эндемичных тимьянов европейского северо-востока России и Урала // Вестник Института биологии. 2011. №10-11. С. 9-14.
7. Корсакова С.П., Работягов В.Д., Виноградов Б.А. Модель эколого-генетического контроля биосинтеза тимола в эфирном масле Thymus L. // Черноморский ботанический журнал. 2006. Т. 2, №1. С. 50.
8. Касумов Ф.Ю. фитоценотическая роль некоторых видов рода Thymus L. в сложении растительного покрова Кавказа // Бюллетень Ботанического сада - института ДВО РАН. 2008. Вып. 2. С. 34-40.
9. Государственная фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье. 11-е изд. 1987. 386 с.
10. Цепалов В.Ф., Харитонова А.А., Гладышев Г.Л., Эмануэль Н.М. Определение констант скорости и коэффициентов ингибирования фенолов - антиоксидантов с помощью модельной цепной реакции // Кинетика и катализ. 1977. Т. 18, №5. С. 1261-1266.
11. Денисов Е.Т. Константы скорости гомолитических жидкофазных реакций. М., 1971. С. 51.
12. Денисов Е.Т., Азатян В.В. Ингибирование цепных реакций. Черноголовка, 1997. С. 51.
13. Варданян Р.Л., Варданян Л.Р., Атабекян Л.В. Антиоксидантное действие экстрактов омелы белой, произрастающей на различных деревьях // Химический журнал Армении. 2011. Т. 64, №3. С. 335-340.
Поступило в редакцию 7 сентября 2012 г.
После переработки 7 декабря 2012 г.
148
n.P. BAP^AH^h, C.A. AHPAnET^h, P..H. BAP^AH^h, A.3. Abethcah
Vardanyan L.R.1, Hayrapetyan S.A.1, Vardanyan R.L.1*,. Avetisyan A.E.2 THE ANTIOXIDATING ACTIONS OF ETHEREOUS OIL OF THE THYMUS SERPYLLUM L.
1Goris State University, ul. Avangarda, 4, Goris, 3203 (Armenia), e-mail: [email protected] 2Artsakh State University, ul. M. Gosha, 5, Stepanakert, 2600 (Nagorno-Karabakh Republic), e-mail: [email protected]
On an example initiating oxidation of cumen is investigated the antioxidanting action of the ethereous oil of the Thymus Serpyllum L. It is proved, that the ethereous oil of the greeping thymes possesses quite strong antioxidanting property. The contents of antioxidants are defined in one oils gramm( 1,43-10-3 mol/l-mg) and temperature dependance of parameters k7 and k71 characterizing the activity of the antioxidents.
Keywords: Thymus serpyllum L., ethereous oil, activity of the antioxidents
References
1. Grinkevich N.I., Ladygina E.A. Farmakognoziia. Atlas. [Pharmacognosy. Atlas.]. Moscow, 1989, 512 p. (in Russ.).
2. Rastitel'nye resursy SSSR: Tsvetkovye rasteniia, ikh khimicheskii sostav, ispol'zovanie. Semeistva Hippuridacea - Lo-beliaceae. [Plant Resources of the USSR: Flowering plants, their chemical composition and utilization. Family of Islands Hippuridacea - Lobeliaceae.].St. Petersburg, 1991, pp. 100-109. (in Russ.).
3. Ismaili H., Sosa S., Brkic D., Fkih-Tetouani S., Ilidrissi A., Touati D., Aquino R.P., Tubaro A. J. Pharmacy Pharmacology, 2002, vol. 54, no. 8, pp. 137-140.
4. Sokmen A., Gulluce M., Akpulat H.A., Daferera D., Tepe B., Polissiou M., Sokmen M., Sahin F. Food Control, 2004, no. 15, pp. 627-634.
5. Szentandrassy N., Szentesi P., Magyar J., Nanasi P.P., Csernoch L. BMC Pharmacology, 2003, no. 3, pp. 9.
6. Alekseeva L.I., Gruzdev I.V, Bystrushkin A.G., Teteriuk L.V. Vestnik Instituta biologii, 2011, no. 10-11, pp. 9-14. (in Russ.).
7. Korsakova S.P., Rabotiagov V.D., Vinogradov B.A. Chernomorskii botanicheskii zhurnal. 2006, vol. 2, no. 1, pp. 50. (in Russ.).
8. Kasumov F.Iu. Biulleten'Botanicheskogo sada - instituta DVO RAN, 2008, no. 2, pp. 34-40. (in Russ.).
9. Gosudarstvennaia farmakopeia SSSR. Vyp. 2. Obshchie metody analiza. Lekarstvennoe rastitel'noe syr'e. 11-e izd. [State Pharmacopoeia of the USSR. Part. 2. Common methods of analysis. Herbal drugs. 11th ed.]. 1987, 386 p. (in Russ.).
10. Tsepalov V.F., Kharitonova A.A., Gladyshev G.L., Emanuel' N.M. Kinetika i kataliz, 1977, vol. 18, no. 5, pp. 1261-1266. (in Russ.).
11. Denisov E.T. Konstanty skorosti gomoliticheskikh zhidkofaznykh reaktsii. [The rate constants of homolytic liquidphase reactions]. Moscow, 1971, p. 51. (in Russ.).
12. Denisov E.T., Azatian V.V. Ingibirovanie tsepnykh reaktsii. [Inhibition chain reactions]. Chernogolovka, 1997, pp. 51. (in Russ.).
13. Vardanian R.L., Vardanian L.R., Atabekian L.V. Khimicheskii zhurnal Armenii, 2011, vol. 64, no. 3, pp. 335-340. (in Russ.).
Received September 7, 2012 Revised December 7, 2012
* Corresponding author.
