CC BY
147
АНТИОКСИЛАНТНЫЕ СВОЙСТВА ЭФИРНЫХ МАСЕЛ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ*
М.С. Шарапаева, М,С. Спиридонова
Введение
Эфирные масла представляют собой уникальные в химическом отношении смеси органических веществ, которые придают растениям приятный запах. В состав эфирных масел входят спирты, сложные эфиры, кетоны, лактоны, ароматические компоненты и т. д., однако преобладающими являются терпеноидные соединения из подкласса моиотерпеноидов («ароматические терпеноиды», фе-нилпропаноиды и т. д.) [Барабой 1976; Сало 1975; Теслов 1995].
В настоящее время эфирные масла широко используются в качестве ароматизаторов пищевой и косметической продукции. Сложный химический состав этих веществ позволяет не только придавать продуктам приятный запах, но и проявлять антиоксидантные или прооксидантные свойства. В литературе практически отсутствуют данные об антиоксидантном потенциале эфирных масел, поэтому оценка их ингибирующей активности является актуальной. Это позволит наделять продукты заданными химическими свойствами. Так, антиоксиданты способны не только увеличивать срок хранения продуктов, но и корректировать свободнорадикальные (СР) процессы в организме человека.
В настоящее время особой популярностью у исследователей пользуются эфирные масла цитрусовых растений и хвойных пород деревьев. Однако применяемые в пищевой и косметической промышленности растения представлены в основном травами и цветковыми растениями. Целью работы являлась оценка ан-тиоксидантной активности эфирных масел таких цветковых растений, как георгин Dahlia pinnate (из группы кактусовидных георгинов), тысячелистник обыкновенный Achillea millefolium L. (семейство Asteraceae) и колокольчик Campanula Latifolia L. Выбор этих растений не случаен. Георгин используется в пищевых целях с древних времен, однако данные о его химическом составе в литературе единичны. Кроме того, георгин является популярным цветковым растением среди садоводов не только Центральной территории России, но и в Сибирском и Дальневосточном регионах. Тысячелистник и колокольчик были выбраны в связи с их широкой распространенностью в Красноярском крае и высокой популярностью этих растений в фитотерапии.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования были эфирные масла георгина, тысячелистника обыкновенного и колокольчика. Экстракция эфирных масел георгина, тысячелистника,
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта КГПУ им. В.П. Астафьева (проект № 27-06-2 (ИП)).
г
колокольчика проводилась диэтиловым эфиром по стандартной методике с последующим выделением его из растворителя [Горожанская, Михалевич 1990]. Эфирные масла, приготовленные на изотоническом растворе хлорида натрия, использовались в физиологических концентрациях 0,1 %; 0,01 %; 0,001 % [Подколзин, Гуревич 2002]. Вкус, цвет и запах эфирных масел определялись органолептически.
Антиоксидантная активность эфирных масел цветковых растений изучалась методом хемилюминесцентного анализа по Tono-Oka е. а. (1983) в модификации с использованием разработанного в СКТБ «Наука» СО РАН серийного программно-аппаратурного комплекса, работающего в режиме счета фотонов и позволяющего изучать кинетику окислительных реакций, развивающихся под влиянием экзогенной стимуляции клеток крови или в ее отсутствие [Барабай 197в; Земсков и др. 1987].
В качестве источника свободных радикалов была использована модель фагоцитирующих лейкоцитов крови человека. Длительность записи кинетики XJI-реакции составляла 90 мин. На основе этой модели изучали антиоксидан-тную активность эфирных масел. Антиоксидантный потенциал эфирных масел (Э. м) изучали с помощью липосомной модели методом фотоэлектроколоримет-рирования (ФЭК) [Владимиров и др. 1991]. Для этого готовили липосомную суспензию смешиванием высушенного желтка одного куриного яйца с раствором хлорида натрия (0,85 %). Полученную суспензию центрифугировали 30 мин при 2000 об/мин. Образованный супернатант разбавляли раствором хлорида натрия до получения оптической плотности суспензии, равной 0,96 при длине волны 460 нм. Для изучения антиоксидантной активности создавали осмотический стресс с помощью 2 н. раствора серной кислоты. Контрольные показания получали с использованием прибора ФЭК с добавлением физраствора вместо эфирных масел. Антиоксидантная активность Э. м. оценивалась по степени замедления процесса разрушения липосомной модели при введении его в реакционную смесь. Статистически результаты обрабатывали с помощью приложений программы Statistica 6,0 [Юнкеров, Григорьев 2002].
Результаты и их обсуждение
Эфирное масло георгина (Dahlia pinnate) имеет желтый цвет, травянистосладкий запах и сладковатый привкус. В зависимости от концентрации препарат оказывал различное действие на осмотическую стойкость липосомной суспензии (рис. 1).
Так, под действием Э. м. георгина в концентрации 0,01 % происходило достоверное усиление разрушения липосом. В концентрации 0,001 % это эфирное масло обладало достоверным антиоксидантным действием, предохраняя липо-сомы от разрушения в ходе осмотического стресса. Эфирное масло георгина в концентрации 0,1 % не оказывало достоверного влияния на осмотическую стойкость липосом.
Такое действие Э. м. георгина можно объяснить эффектом разбавления, в результате которого возрастает степень диссоциации большинства растворимых в воде органических веществ (спиртов, органических кислот и пр.), следовательно, возрастает количество биологически активных лигандов, способных, взаимодействовать с рецепторами клеточной мембраны фагоцитов [Подколзин, Гуревич
2002]. Поэтому бимодальный эффект влияния Э. м. георгина обусловлен наличием в растворе прооксидантов при концентрации 0,01 % и аншоксидантов в концентрации 0,001 %, следовательно, его можно использовать в качестве ароматизирующего компонента с заданными химическими свойствами.
.
Г —• ” I 1
пгащфшзиш (^0 нтр 0л ь
Рис. 1. Влияние Э. м. георгина различной концентрации на осмотическую стойкость суспензии липосом (п -10)
Результаты ХЛ-анализа подтвердили данные, полученные на липосомной модели (рис. 2). Под действием эфирного масла георгина в концентрации 0,1 % не происходило достоверных изменений по сравнению с контролем. В концентрации 0.01 %
Э. м. георгина оказывало достоверное прооксидантное действие. Максимальной ан-тиоксидантной активностью обладало эфирное масло георгина в концентрации 0,001 %, кроме того, в его присутствии уровень наработки СР снижался до среднестатистической нормы (*р <0,05; **р<0,01 (под контролем і-критерия Стыодента)).
12000
8000
6000
4000
2000
; 0 Норма
□ Контроль 1)0,1% георгин ■ 0,01% георгин
- I
□ 0.001% георгин
Ноома
Контроль 0.1 % георгин
Рис. 2. Влияние Э. м. георгина различной концентрации на уровень наработки СР
Таким образом, можно заключить, что эфирное масло георгина обладает дозозависимым действием, причем в пределах физиологических концентраций наблюдаются вариации этого действия от антиоксидантного до прооксидантного.
Эфирное масло колокольчика (Campanula Latifolia L) имеет бежевый цвет, лишенный выраженного вкуса с выраженным цветочным ароматом. В зависимости от концентрации Э. м. оказывало различное действие на осмотическую стойкость липосомной модели (рис.З).
В контроле изменение оптической плотности не наблюдалось, тогда как в присутствии эфирного масла колокольчика в концентрации 0,01 % происходило достоверное разрушение липосом в течение 5 мин. Таким образом, эфирное масло колокольчика в концентрации 0,01 % оказывало прооксидантное действие. Эфирное масло колокольчика в концентрации 0,001 % в меньшей степени, чем в концентрации 0,01 %, провоцировало разрушение липосом, однако это свидетельствует об отсутствии защитного действия Э. м. на липосомы.
1,2 11- Контроль — Колокольчик 0.1 Колокольчик 0,01
Л 1 \ § 1 ■
* 0,9 Я n Q
с * л* п 7 -
і Ъ V, Г Ф Я П В
0 vj,vj - 1 0.5* t П/ і - Время (мин)|
— I : зг і х~ х х х X
С U,*T ° 0,3 -0,2 ! 1
k- ■-Lj ' _L.
5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60
Рис. 3. Влияние Э. м. колокольчика различной концентрации на осмотическую стойкость суспензии липосом
Эфирное масло колокольчика в максимальной концентрации ОД % не оказывало достоверного влияния на осмотическую стойкость липосом.
Модель фагоцитирующих клеток крови оказалась более чувствительной к воздействию эфирного масла колокольчика (рис.4).
Ш Норма Ш Контроль Ш0.,1% колокольчик
Ш0,01% колокольчик 110,001% колокольчик
Норма Контроль 0,1% 0,01% 0.001%
колокольчик колокольчик колокольчик
Рис. 4. Влияние Э. м. колокольчика различной концентрации на уровень наработки СР
Под действием эфирного масла колокольчика в концентрации 0,1 и 0,01 % происходило достоверное снижение пика ХЛ-реакции по сравнению с контролем. тогда как в концентрации 0,001 % достоверного действия оно не оказывало. Таким образом, Э. м. колокольчика обладает ингибирующей активностью, которая проявлялась в подавлении ХЛ в максимальной его концентрации (0.1 %). В концентрации 0,01 % эфирное масло колокольчика оказывало АО-действие, причем снижение ХЛ-реакции происходило в пределах среднестатистической нормы. Следовательно, используя эфирное масло колокольчика в максимальной и средней концентрации, можно придавать продукту антиоксидантные свойства.
Эфирное масло тысячелистника Achillea millefolium L (семейство Asteraceae) желто-зеленого цвета с терпким вкусом. В зависимости от концентрации оно оказывало различное действие на осмотическую стойкость липосомной модели (рис. 5).
0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 О 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2
Рис. 5. Влияние Э. м. тысячелистника различной концентрации на осмотическую стойкость суспензии липосом
Эфирное масло тысячелистника в концентрации 0.1 % и 0,01 % не обладало достоверной антиоксидантной или прооксидантной активностью. В концентрации 0,001 % Э. м. тысячелистника оказывало ингибирующее действие, замедляя процесс разрушения липосом.
Резз^льтаты хемилюминесцентного анализа эфирного масла тысячелистника представлены на рис. 6. Под действием Э. м. тысячелистника в концентрации
0,01 % не происходило достоверных изменений по сравнению с контролем. Эфирное масло тысячелистника в концентрации 0,001 % оказывало проокси-дантное действие, выражающееся практически в трехкратном усилении уровня генерации АФК фагоцитами. Антиоксидантной активностью обладало эфирное масло тысячелистника в концентрации ОД %, кроме того, в его присутствии уровень наработки СР резко снижался, что свидетельствует о большой чувствительности эфирного масла тысячелистника к залови ям проведения химической реакции.
Время (мин)
6000 -5000 4000 -І £ 3000
2000
1000
Норма Контроль 0,1% 0.01% 0,001%
тысячелистник тысячелистник тысячелистник
Рис. 6. Влияние Э. Л1. тысячелистника различной концентра ции на уровень наработ ки СР
Эфирное масло тысячелистника характеризуется бимодальностью химического эффекта: при максимальной концентрации оно проявляет ингибирующее действие, а в минимальной — прооксидантное.
Таким образом, все исследованные эфирные масла характеризовались бимодальностью, которое проявлялось в разных концентрациях, либо в антиоксидан-тной, либо в прооксидантной активности. Следовательно, эфирные масла, в отличие растительных экстрактов, могут использоваться в определенной концентрации как антиоксиданты или прооксидантны, причем достигаться ожидаемый эффект будет практически в 100 % случаев.
Б ибл иогр а ф инее к ий список
1. Барабой, В.А. Биологическое действие растительных фенольных соединений / В.А. Барабой. - Киев: Наукова Думка, 1976. - С. 8-30.
2. Владимиров, Ю.А. Свободные радикалы в живых системах / Ю.А. Владимиров, О.А. Азизова, А.И. Деев, А.В. Козлова, А.Н. Осипов: Д.И. Рощупкин // Итоги науки и техники. - (Сер. «Биофизика»), - Т. 29. - 1991. - С. 67-72.
3. Горожанская. Э.Г. Биологическое действие природных антиоксидантов / Э.Г. Горо-жанская, О.Д. Михалевич // Клиническая витаминология. - 1990. - С. 25-26.
4. Земсков, В.М. Изучение функционального состояния фагоцитов человека (кислородный метаболизм и подвижность клеток) / В.М. Земсков, А.А. Барсуков, С.А. Безно-сенко. — М.: Институт: иммунологии М3 СССР, 1987. - 18 с.
5. Калинкина, Г.И. Химический состав эфирных масел некоторых видов тысячелистника флоры Сибири / Г.И. Калинкина, А.Д. Дембицкий // Химия растительного сырья. -2000. - С. 13-18.
6. Подколзин, А.А. Действие биологически активных веществ в малых дозах / А.А. Под-колзин, К.Г. Гуревич. - М.: КМК, 2002. - 170 с.
В Норма ЕЭ Контроль
£30,1% тысячелистник ЕЮ.01% тысячелистник В0:001% тысячелистник _
7. Сало, В.М. Зеленые друзья человека / В.М. Сало. -М.: Наука, 1975. - 272 с.
8. Теслов, Л.С. Сравнительное изучение флавоноидного состава видов рода Campanula L. Ряда Glomeratae charadze из секции Campanula / Л.С. Теслов II Растительные ресурсы. - 1995. - № 1. - С. 44-52.
9. Юнкеров, В.И. Математико-статистичекая обработка данных медицинских исследований/ В.И. Юнкеров, С.Г. Григорьев. - СПб.: Изд-во Военно-медицинской академии, 2002.-267 с.
