CC BY
24УДК 547.541.2.
Камиля Фирудин гызы Гасанова 1, Самира Вагиф гызы Исмайлова 2
1 2
' Институт Нефтехимических процессов НАН Азербайджана, Баку, лаборатория
«Изучение антимикробных свойств и биоповреждений»
1 kama.babayeva@mail.ru
2 ismayilova_s_ch@mail. ru
Автор, ответственный за переписку: Камиля Фирудин гызы Гасанова, kama.babayeva@mail.ru
ЭКСТРАКТЫ МЯТЫ В КАЧЕСТВЕ ПРИРОДНОГО ИСТОЧНИКА МЕНТОЛА
И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ
Аннотация. В представленной статье рассмотрены основные природные источники ментола и его различных производных Отмечается их широкое применение в фармакологических и фармацевтических процессах.
Ключевые слова: ментол, мята перечная, эфирные масла, хроматография
Kamila Firudin gizi Hasanova 1, Samira Vaqif gizi Ismayilova 2
1'2
' Institute of Petrochemical Processes of Azerbaijan national academy of sciences, Baku,
laboratory "Study of antimicrobial properties and biodamage "
1kama.babayeva@mail.ru
2 ismayilova_s_ch@mail.ru
Corresponding author: Hasanova Kamila Firudin gizi, kama.babayeva@mail.ru
MINT EXTRACTS AS A NATURAL SOURCE OF MENTHOL AND ITS DERIVATIVES
Abstract. In the presented article, the main natural sources of menthol and its various derivatives are considered. Their widespread use in pharmacological and pharmaceutical processes is noted.
Keywords: menthol, peppermint, essential oils, chromatography
Известно, что основным природным источником ментола является экстракты мяты перечной. В этой статье мы показали применение экстрактов мяты для выделения ментола и его различных производных, а также использование этих соединений в фармакологии и фармацевтике. Противогрибковая активность эфирного масла Mentha piperita L. и его сравнение с синтетическим ментолом в отношении Aspergillus niger были определены in vitro в работе [1]. Определен химический состав эфирного масла M. Piperita, полученного из надземных частей растения методом гидродистилляции и анализировали методом капиллярной газовой хроматографии (ГХ) с пламенной ионизацией (FID) и масс-спектрометрией, Двадцать три соединения были идентифицированы в составе масла M. piperita, что составляет 96,25% от общего количества масла. Основными компонентами были ментол (38,33%), ментон (21,45%) и ментилацетат (12,49%). Для изучения противогрибковой активности эфирное масло было протестировано в отношении A. niger (штамм PTCC=5223) методом дисковой диффузии через среднюю зону ингибирования. Результаты показали, что эфирное масло M. piperita в разведении 1:1 и 1:2 проявляет сильное противогрибковое действие по сравнению с антибиотиком гентамицином (8 мг/мл) в отношении A. niger.
©Гасанова К.Ф., Исмайлова С.В., 2022
Эфирные масла мяты перечной Mentha piperita L. (Lamiaceae), которые используются в ароматизаторах и фармацевтических препаратах, были исследованы на наличие антимикробных свойств в отношении 21 патогенного микроорганизма человека и растений. Биоактивность масел, обусловленную наличием в них ментола и ментона сравнивали с использованием комбинации методов in vitro, таких как микроразбавление, диффузия в агаре и биоавтография. Было показано, что все испытанные масла мяты перечной сильно подавляли патогенные микроорганизмы растений, тогда как патогенные микроорганизмы человека подавлялись лишь умеренно. Химический состав масел анализировали с помощью ГХ и МС. С помощью биоавтографического анализа было обнаружено, что ментол отвечает за антимикробную активность этих масел [2].
Повышение устойчивости бактерий к коммерческим антибиотикам привело к тому, что экстракты из лекарственных трав стали объектом пристальных исследований в этой области. В работе [3] исследовано определение химического состава эфирного масла некоторых местных лечебных трав и их антибактериальное действие против Yersinia ruckeri в сравнении с энрофлоксацином в экспериментах in vitro. Антибактериальная активность этанольных экстрактов и эфирных масел Eryngium campestre, Pimpinella affinis, Mentha piperita, Achillea wilhelmsii и Cuminium cyminum анализировали с помощью метода дисковой диффузии, определения минимальной ингибирующей концентрация (МИК) и минимальная бактерицидности методом концентрирования in vitro. Также масляные составляющие упомянутых растений анализировали методом газовой хроматографии. Значение МПК спиртовых экстрактов и эфирных масел составляли 31,2-500 мкг/мл и 15,6-250 мкг/мл соответственно, в то время как МБК указанных экстрактов и эфирного масла составляли 62,4-500 мкг/мл и 31,2-250 мкг/мл соответственно. Результаты показали, что C. cyminun, E. campestre и M. piperita могут быть введены в аквакультуру как более эффективные кандидаты в противомикробные препараты.
Газо-жидкостный и масс-спектрометрический анализ эфирных масел Cinnamomum camphorum и Mentha piperita выявили основныехимические компоненты: борнилацетат, терпинен-4-ол, 1,8-цинеол, камфора, эвгенол, лимонен, эпинен, Р-пинен, гераниол, коричный альдегид, линалоол, борнеол и ментол. Исследования методом ГК-МС эфирных масел Mentha piperita и Cinnamomum camphorum выявили основные составляющие, такие как ментол и камфора, соответственно, по времени удерживания (площадь 30,07%, мол. масса 156,26 для ментола и 67,66% площади, мол. масса 142 для камфоры). Два терпеноида были подвергнуты изучению их антимикробной активности в отношении E.coli и S.aureus. Ментол показал большую зону ингибирования через 24 часа при максимальной концентрации 2%, тогда как для камфоры выявлена меньшая зона ингибирования. Показано, что эти терпены могут использоваться в качестве натуральных лекарств при лечении ряда заболеваний, таких как простуда и грипп, инфекционные заболевания, бронхит, а также в качестве ароматизаторов и косметических средств [4].
В работе [5] отмечается, что мята перечная с антисептическими и известными лечебными свойствами является старинным растением из семейства Labiatae. В этом исследовании авторы проанализировали химический состав эфирного масла из надземной части мяты перечной методами ГХ и ГХ/МС. Его антимикробная активность была оценена в отношении бактерий, грибков и дрожжей с помощью метода микроразбавления микро бульона. Ингибирующую концентрация и соответствующую кривую изоболограммы определяли с помощью микротитровального анализа контрольного опыта. Результаты показали, что значение МИК масла мяты перечной против различных видов микроорганизмов находилось в диапазоне 0,125-2 и 0,125—> 64 мкл/мл соответственно. Candida albicans был наиболее чувствительным микроорганизмом, а Pseudomonas aeruginosa — менее чувствительным. При этом масло показало синергетическую активность с ванкомицином, гентамицином и амфотерицином B. Авторы отмечают, что это масло можно использовать как природный антибиотик и для уменьшения эффективной дозы антибиотиков.
Отмечается, что в настоящее время существует огромная потребность в разработке альтернативного источника противомикробных препаратов для лечения некоторых инфекционных заболеваний и ограничения их переносчиков. В работе [6] была проведена оценка фитохимических веществ из Mentha piperita, а также изучен их антибактериальный потенциал.
Для приготовления экстракта для исследования авторы использовали органический растворитель этанол и воду. Эти экстракты были проанализированы на качественные и количественные фитохимические вещества. Антимикробную активность определяли с использованием метода диффузии в лунках агара, а биологический анализ проводили методом «сахарной приманки» для проверки адгезивного потенциала. Mentha Piperita была найдена богатым источником фитохимических соединений, таких как дитерпены, стероиды, танин, флавоноиды, кардиальные гликозиды, алкалоиды, фенолы, кумарин и сапонин. Оба экстракта содержат активные антибактериальные соединения, проявляющие антибактериальную активность. Водный (5% из 50 мкл) и этанольный (5% из 100 мкл) экстракты были определены как эффективные концентрации. Salmonella typhimurium показала устойчивость к обоим экстрактам. Обнаружено, что водный экстракт (AE) имеет эффективный адгезивный потенциал. Следовательно, его можно использовать для контроля и отражения самого популярного диптерианского переносчика болезней, Musca domestica. Авторы заключили. что полученные результаты подтверждают присутствие антибактериальных соединений в Mentha piperita, что дает возможность изучить использование Mentha piperita при разработке антибиотиков и инсектицидов.
In vitro антибактериальная активность водных и этанольных экстрактов семян Garcina kola и синергетический эффект ментола был исследован в отношении выбранных грамположительных бактерий с использованием агара и диффузионного метода. Следующие бактерии были использованы в качестве тестовых микроорганизмов: Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus epidermidis и Micrococcus luteus. Полученные результаты показали, что только S. epidermidis чувствительны к водному экстракту, в то время как остальные микроорганизмы не проявили никакой восприимчивости. Также было замечено, что S. pneumoniae не показывала чувствительности к этанольному экстракту. Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) варьировалась от 25 мг/мл до 200 мг/мл. M. luteus показала самую высокую зону ингибирования (24 мм). Наименьшая зона ингибирования (10 мм) наблюдалась у S. aureus и S. epidermidis. Другой результат был получен при тестировании микроорганизмов с комбинациями этанола, воды и ментола. S. aureus, S. epidermidis и M. luteus стали чувствительны к этанольному экстракту, когда ментол был добавлен аналогично S. aureus, и M.luteus стали чувствительны к водному экстракту с5 мм и 8 мм MIC соответственно [7].
Отмечается, что золотистый стафилококк является одним из наиболее часто выделяемых микробов при хроническом риносинусите, который может быть осложнен из-за образования стафилококковой биопленки [8]. В этом исследовании мы изучили противомикробную эффективность мупироцина и трех типов монотерпенов (тимол, ментол и 1,8-цинеол), а также комбинаций мупироцин-монотерпен против S. aureus ATCC 29213 и 5 штаммов S. aureus, устойчивых к метицилину (MRSA), выращенные в планктонной и биопленочной форме. МИК против планктонных бактерий, а также минимальные концентрации, устраняющие биопленку (МБЭК) и минимальные концентрации, подавляющие биопленку (МБИК), определяли с помощью микротитровального анализа. Показано, что МИК мупироцина (0,125-0,156 мкг мл -1) была на три порядка ниже, чем МИК монотерпенов, которая менялась в следующем порядке: тимол (0.250-0.375 мг/мл) > ментол (1 мг/мл) > 1,8-цинеол (4-8 мг/мл)- Комбинации мупироцин-монотерпен показали индифферентный эффект по сравнению с МПК отдельных веществ.
В работе [9] отмечается, что Mentha arvensis накапливает множество вторичных метаболитов. Некоторые из биологически активных вторичных метаболитов - это ментол, ментон и ментилацетат, которые отвечают за противомикробные свойства. В настоящем
обзоре обобщена информация, имеющаяся о вторичных метаболитах, выделенных из Mentha arvensis. В обзоре подробно описаны различные химические компоненты, выделенные из Mentha arvensis. К ним относятся монотерпеноиды, сесквитерпеноиды, ситостерин, сукрозид, ментофуролактон, гликозиды, липиды, токсины, полисахарид и другие. В обзоре также обобщено описание различных видов биологической активности, таких как противогрибковое, антибактериальное, противозачаточное, противокандидозное и т.д.
1-ментол, выделенный из эфирного масла Mentha arvensis, и семь его ацильных производных были протестированы на контактную токсичность и токсичность паров, а также на овицидную и репеллентную активность против вредителей хранения Callosobruchus maculatus F., Rhyzopertha dominica F., Sitophilus oryzae L. и Tribolium castaneum Herbst. Ментилпропионат и L-ментол были высокотоксичными при контактных анализах и анализах токсичности паров соответственно. Также было обнаружено, что L-ментол обладает сильным репеллентным действием (82-100% при дозе 0,353 мкг / см 2 ) против всех насекомых, в то время как ментилацетат обладает сильным овицидным действием против T. Castaneum [1013].
Инсектицидное действие эфирного масла Mentha piperita против местных комаров как переносчиков болезней было признано и обнаружено, что это связано с присутствием ментола, который является основным ароматическим компонентом масла [14]. Неосновные соединения масла, то есть ментон, бета-кариофиллен, ментилацетат, лимонен, альфа-пинен и пулегон, показали либо меньшую, либо нулевую активность против тестируемых комаров. Производные L-ментола были синтезированы, и их эффект был оценен в отношении местных комаров Culex quinquefasciatus Say, Aedes aegypti L. и Anopheles tessellatus Theobald как переносчиков болезни. Это первое сообщение о противомоскитной активности ментола и его производных против Сх. quinquefasciatus, Ae. aegypti и An. тесселлатус. Синтез производных с последующими исследованиями взаимосвязи структура-активность выявил несколько производных, например ментилхлорацетат, ментилдихлорацетат, ментилциннамат, ментонглицерилацеталь, тимол, альфа-терпинеол и мугетанол, с повышенной москитоцидной активностью против Сх. quinquefasciatus, Ae. aegypti и An. tessellatus относительно исходного соединения L-ментона. Показано, что оптимальная активность сложноэфирных производных L-ментола зависит от размера и формы сложноэфирной группы и присутствия атомов хлора в сложноэфирной группе. В структурно родственных производных L-ментола оптимальная активность зависит от ароматичности, степени ненасыщенности, положения гидроксильной группы и типа функциональной группы.
Антиоксидантную способность эфирных масел Mentha spicata L., Mentha x gentilis L., Mentha crispa L., Mentha piperita L. и Mentha piperita L. определяли с помощью дифференциальной импульсной вольтамперометрии. Этот анализ был основан на снижении предельного значения тока электровосстановления кислорода, которое использовалось для расчета антиоксидантной способности (K) этих веществ. Вид M. x gentilisL. имел наивысшее значение K. Эксперименты по циклической вольтамперометрии подтвердили взаимодействие между поверхностью электрода и активными соединениями, присутствующими в эфирных маслах. Предложен простой электрохимический метод определения способности активных соединений хелатировать Fe (II) [15].
В статье [16] авторы сообщают об антимикробной эффективности трех монотерпенов [линалилацетат, ментол и тимол] против грамположительной бактерии Staphylococcus aureus и грамотрицательной бактерии Кишечная палочка. Показано, что результаты были связаны с относительной липофильностью и водорастворимостью исследованных соединений. Установлено, что противомикробный эффект (-)-ментола, тимола и линалилацетата может быть, по крайней мере частично, результатом нарушения липидной фракции плазматической мембраны микроорганизма, приводящее к изменениям мембраны.
Целью работы [17] было определение эффективности масла мяты перечной против отдельных бактериальных патогенов и сравнение с их восприимчивостью к антибиотикам. Для этого оценивали активность масла мяты перечной в отношении Bacillus cereus, Bacillus
subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus (S.aureus), Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa. Антибактериальный тест проводили методом диффузии в лунках агара и жизнеспособность организмов (MIC и MBC) определяли при различных концентрациях с использованием метода разбавления бульона. Было обнаружено, что масло мяты перечной эффективно против всех исследованных грамположительных и грамотрицательных организмов, причем наблюдали прогрессирующий эффект антибактериальной активности с увеличением концентрации масла. Было обнаружено, что масло перечной мяты оказалось эффективным против этих изученных бактериальных штаммов.
В работе [18] эфирные масла Mentha piperita были загружены в хитозановый наногель для использования в качестве антибиотикопленочного агента против Streptococcus mutans и для защиты зубного налета на нем. Наночастицы хитозана (CsNP) получали золь-гельным методом с использованием связующего мостика триполифосфата (TPP). Физиологические свойства MPEO-CN оценивали методами FTIR, SEM/ EDX, DLS. Показано, что. наиболее распространенными биологически активными соединениями полученного комплекса были ментол (45,05%) и l-ментол (17,53%).
Отмечается, что шистосомоз - это паразитарное заболевание, вызываемое несколькими видами трематодных червей, и считается, что во всем мире им страдают более 261 миллион человек. Разработка новых лекарств стала важной, потому что существует риск того, что паразиты станут устойчивыми к празиквантелу, единственному доступному лекарству от этой инфекции. В этом исследовании оценивали паразитологические, иммунологические и гистологические параметры у мышей, инфицированных Schistosoma mansoni и получавших коммерческое лекарственное средство на травах. Этот препарат состоит из ментола (30-55%) и ментона (14-32%). 60-дневный курс лечения фитотерапией снизил количество S. mansoni. в кале, печени и кишечнике и наблюдали снижение эозинофилии в крови на 84% [19].
Сообщается, что масло мяты перечной(ММП) использовалось для лечения заболеваний брюшной полости, появившихся в Древнем Египте, Греции и Риме. Несмотря на все более широкое применение в педиатрии, например, при лечении синдрома раздраженного кишечника, фармакокинетика ментола у детей, получающих (ММП), не изучалась. В этой работе была изучена фармакинетика образования ментола в образцах крови после введения ММП и показано, что эфирное масло мяты может быть использована для лечения подобных заболеваний [20].
В работе [21] сообщается, что ментол является натуральным продуктом мяты перечной и представляет собой монотерпен, который широко используется в качестве компонента в косметике, ароматизатора и в качестве промежуточного продукта при производстве других соединений. Различные экстракты мяты перечной содержат ментол в качестве основного активного компонента и веками использовались в качестве традиционных лекарств от ряда заболеваний, включая инфекции, бессонницу и синдром раздраженного кишечника, а также в качестве репеллента от насекомых.. Помимо способности вызывать ощущение холода, ментол проявляет цитотоксическое действие в раковых клетках, вызывает снижение роста злокачественных клеток и участвует в синергетическом возбуждении рецепторов ГАМК и натриевых ионных каналов, что приводит к обезболиванию. Ментол может оказаться ценной ведущей структурой для синтеза лекарств, нацеленных на множество рецепторов, участвующих в ряде фармакологических эффектов.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1.M. Moghtader In vitro antifungal effects of the essential oil of Mentha piperita L. and its comparison with synthetic menthol on Aspergillus niger // African Journal of Plant Science, 2013, Vol. 7, N 11, pp. 521-527
2.Gokalp i§can, Ne§e Kirimer, Mine Kurkcuoglu, Husnu Can Ba§er Antimicrobial Screening of Mentha piperita Essential Oils // J. Agric. Food Chem. 2002, Vol.50, N 14, pp. 39433946
3.Adel M., Safari R., Ghitanchi A.H., Zorriehzahra M. Chemical composition and in vitro antimicrobial activity of some Iranian medical herbs against Yersinia ruckeri // Iranian Journal of Fisheries Sciences, 2016, Vol.15, N 3, pp. 1108-1123
4.Neerja Gupta, Goldy Saxena Antimicrobial activity of constituents identified in essential oils // International Journal of Pharma and Bio Sciences, 2010, Vol.1, Issue 4, pp. 715-721
5.Mohaddese Mahboubi, Nastaran Kazempour Chemical Composition and antimicrobial activity of peppermint (Mentha x piperita L.) essential oil // Department of Microbiology, Medicinal Plants Research Center of Barij Essence, 2015, 42 p.
6.Patil, S. R., S. Patil, A. G. Godghate. Mentha piperta Linn: phytochemical? Antibacterial and dipterian adulticidal approach // International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 2016, Vol. 8, No. 3, pp. 352-355
7.Olumide Adedokun Odeyemi, Solakunmi O. Oluwajoba Synergistic effect of menthol on in-vitro antibacterial activity of Garcinia kola against Gram positive Bacteria: A preliminary study // Journal of Applied Pharmaceutical Science, 2011, Vol. 8, N 1, pp. 78-92
8.Domagoj Kifer, Vedran Muzinic, Maja Segvic Klaric Antimicrobial potency of single and combined mupirocin and monoterpenes, thymol, menthol and 1,8-cineole against Staphylococcus aureus planktonic and biofilm growth // The Journal of Antibiotics, 2016, Vol. 69, pp. 689-696
9.Ajai Kumar ,Vishal Khajuria, Shivani Aggarwal Secondary metabolites of Mentha arvensis and their biological activities // Journal Analytical Chemistry Letters, 2012,Vol. 2, Issue 6, pp. 103-107
10. K.K. Aggarwal, A.K. Tripathi, Ateeque Ahmad, Veena Prajapati Toxicity of L-menthol and its derivatives against four storage insects // International Journal of Tropical Insect Science, 2001, Vol. 21, pp.229-235
11.Tripathi A. K., Prajapati V., Aggarwal K. K., Kumar S. Effect of volatile oil constituents of Mentha species against the stored pests Callosobruchus maculatus and Tribolium castaneum / J. Med. Arom. Plant Sci., 2000, Vol. 22/1B, pp. 549-556
12.Mishra R. C., Kumar J. Evaluation of Mentha piperita Linn, as fumigant against the red flour beetle, Tribolium castaneum (Herbst) / Indian Perf., 1983, Vol. 27, pp. 73-76.
13.Mathella C. S., Shah G. C., Melkani A. B., Pant A. K. Terpenoids of Mentha longifolia subsp liimalaiensis. // Fitoterpia, 1989, Vol. 60, pp. 349-350.
14.Radhika Samarasekera, Indira S. Weerasinghe, Kd. Patrick Hemalal Insecticidal activity of menthol derivatives against mosquitoes // Pest Manag Sci, 2008, Vol. 64, N 3, pp. 290-295
15.Gon9alves R.S., Battistin A., Pauletti G., Rota L. Antioxidant properties of essential oils from Mentha species evidenced by electrochemical methods // Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 2009, Vol. 11, N 4, pp. 78-83
16.Domenico Trombetta, Francesco Castelli, Maria Grazia Sarpietro, Vincenza Venuti Mechanisms of Antibacterial Action of Three Monoterpenes // Antimicrobial agents and chemotherapy, 2005, Vol. 49, N 6, pp. 2474-2478
17.Ebenezer Jeyakumar, Rubina Lawrence, Tripti Pal Comparative evaluation in the efficacy of peppermint (Mentha piperita) oil with standards antibiotics against selected bacterial pathogens // Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 2011, N 4, pp. 253-257
18.Behnam Ashrafia, Marzieh Rashidipoura, Abdolrazagh Marzbana, Setareh Sorousha Mentha piperita essential oils loaded in a chitosan nanogel with inhibitory effect on biofilm formation against S. mutans on the dental surface // Carbohydrate Polymers, 2019, Vol. 212, pp. 142-149
19.Mauricio G. Zaia, Tulio di Orlando Cagnazzo, Karina A. Feitosa, Edson G. Soares Anti-Inflammatory Properties of Menthol and Menthone in Schistosoma mansoni Infection // Front. Pharmacol., 2016, Vol. 17, pp. 674-681
20.Keams G., Chumpitazi B., Abdel-Rahman S., Shulman R. Systemic exposure to menthol following administration of peppermint oil to paediatric patients // BMJ Open, 2015, Vol. 11, pp. 67-78
21.Farco J., Grundmann O. Menthol - pharmacology of an important naturally medicinal cool //Mini reviews in Medicinal Chemistry, 10'2, Vol. 13, pp. 124-131
Информация об авторах К.Ф. Гасанова — технолог лаборатории «Исследование антимикробных свойств и биоповреждений» Института Нефтехимических процессов;
С.В. Исмайлова — научный сотрудник лаборатории «Исследование антимикробных свойств и биоповреждений» Института Нефтехимических процессов.
Information about the authors K.F. Gasanova - technologist laboratory "Research of antimicrobial properties and biodamages" Institute of Petrochemical Processes of ANAS;
S.V. Ismayilova- researcher laboratory "Research of antimicrobial properties and biodamages" Institute of Petrochemical Processes of ANAS.
