CC BY
67
УДК 543.422.3:615.322.073
В.М. Колдаев1, В.В. Ващенко1, Т.Н. Бездетко2
1 Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2),
2 Горнотаежная станция ДВО РАН (692533 Приморский край, Уссурийский р-н, с. Горнотаежное, ул. Солнечная, 26)
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АБСОРБЦИОННЫХ СПЕКТРОВ ЭКСТРАКТОВ ИЗ РАСТЕНИЙ
Ключевые слова: абсорбционные спектры, экстракты, лекарственные растения.
Описана авторская методика определения дополнительных фотометрических параметров абсорбционных спектров экстрактов из растений. Совокупность этих параметров может служить количественной характеристикой экстракта и использоваться в производственной практике при контроле производства лекарственных средств из растительного сырья.
В фармации для исследования свойств экстрактов из лекарственных растений широко используются оптические спектроскопические методы, включенные в Российскую и Международную фармакопеи [2, 3]. Благодаря своей относительной простоте наибольшее применение из них нашли методы абсорбционной спектрофотометрии в ультрафиолетовой и видимой областях оптического спектра, основанные на поглощении веществом энергии света [1, 4].
В практической абсорбционной спектроскопии экстрактов, настоев и других жидких извлечений из растений на спектрофотометре обычно регистрируют зависимость оптической плотности раствора от длины волны света, т.е. кривую поглощения, которую принимают за спектр поглощения, или абсорбционный спектр (АС) [5—7].
Спектр поглощения растворов может иметь один или несколько максимумов. Для описания таких спектров используются стандартные фотометрические параметры:
• максимальная оптическая плотность, или спектрофотометрический максимум поглощения (Dm), и соответствующая ему длина волны (Ат);
• ширина полосы поглощения (ЛА), равная разности длин волн справа (Afc) и слева (А„) от максимума в точках (a, b) контура спектральной кривой, где оптическая плотность составляет половину максимальной — Dm/2;
• смещение максимума относительно середины полосы поглощения, или фактор асимметрии (р):
Р ~ О^пГ^е)' (^Ъ~^т)>
• интегральная интенсивность поглощения (S), численно равная площади под контуром спектра в пределах полосы поглощения (в отн. ед.) и некоторые другие.
Значения фотометрических параметров АС зависят от свойств сырья, а также от условий экстрагирования и могут использоваться на практике как количественные характеристики экстракта.
Колдаев Владимир Михайлович — д-р биол. наук, профессор, заведующий кафедрой физики, математики и информатики ВГМУ; тел.: 8 (4232) 45-17-22; e-mail: physics@vgmu.ru.
Когда формы АС близки к колоколообразным кривым Гаусса, определение X Хь и других связанных с ними фотометрических параметров основано на пересечении ветвей спектральной линии на уровне половины максимума (рис. 1) [6]. Однако зачастую спектры поглощения жидких извлечений из лекарственных растений значительно отличаются от гауссовских кривых; тогда восходящую и нисходящую ветви спектральной линии на уровне половины максимума пересечь нельзя (рис. 2) и, соответственно, невозможно определить такие стандартные фотометрические параметры АС, как Ха, Хь, АХ, р, 8. В этом случае для определения фотометрических параметров спектра требуются иные методические подходы, разработка которых и явилась целью нашей работы.
Материал и методы. Обработку АС жидких извлечений из растений предлагается проводить в следующем порядке. Прежде всего, зарегистрированные
Рис. 1. Спектр поглощения 10% настойки корней бадана толстолистного (Bergenia crassifolia).
По горизонтали: А — длина волны, нм; по вертикали: D — оптическая плотность, отн. ед.
50
Тихоокеанский медицинский журнал, 2009, № 3
Рис. 2. Нормированный спектр поглощения экстракта корневищ солодки уральской (Glycyrrhiza uralensis).
По горизонтали: X — длина волны, нм; по вертикали: D — оптическая плотность, отн. ед.
спектры для удобства их сравнения и сопоставления целесообразно нормировать по наибольшему из максимумов спектральной кривой. Для этого вычисляется коэффициент нормировки (Кп=1/Вт) и спектр представляется в виде:
Вп(Л)=КпБ(Л),
где Dmn=1 — нормированный максимум при соответствующей ему длине волны Лт (рис. 2).
Важно отметить, что нормированный АС не зависит от концентрации экстрактивных веществ, которая на практике известна не всегда достаточно точно.
Для определения других параметров спектра необходимо выбрать соответствующие опорные точки, характерные для спектральной кривой (точки на уровне половины максимума не годятся, как указано выше). Наиболее подходящими, на наш взгляд, являются точки перегиба спектральной линии справа и слева от максимума (точки 1 и 2 на рис. 2). Координаты правой (Л1; В) и левой (Л2; В) от максимума точек перегиба определяются методами математического анализа, а затем вычисляются следующие фотометрические параметры:
1) наклон или крутизна правой (й/1) и левой (й/2) ветвей спектральной линии (8Л — шаг спектрометрии):
В(Л1-8Л)-Б(Л1+8Л) ,г = В(Л2-8Л)-Б(Л2+8Л)
28Л , 12= 28Л ;
2) ширина (ЛЛ) полосы поглощения:
ЛХ=Х-Х2:,
3) коэффициент горизонтальной асимметрии (КГА), характеризующий сдвиг максимума поглощения в сторону больших или меньших длин волн:
К[А=2:Лт——1 +Л2) .
“ ЛГЛ2 ’
4) коэффициент вертикальной асимметрии (КВА), показывающий соотношение ординат точек перегиба:
КВА= °2-В1 ;
В
т
5) интегральная интенсивность поглощения (5), численно равная площади, ограниченной спектральной линией в пределах полосы поглощения.
Кроме того, вычисляется удельное поглощение (^1 ), которое является фармакопейным показателем поглощения для растворов лекарственных веществ [2].
Безусловно, предлагаемый способ определения фотометрических параметров требует кропотливой вычислительной работы. Но, учитывая, что программное обеспечение современных цифровых спектрофотометров [8] совместимо с компьютерными операционными системами, в частности с Wmdows, вычисления можно автоматизировать. Для этого нами разработана специальная прикладная программа, в которой использованы стандартные алгоритмы численного дифференцирования и интегрирования для нахождения максимумов, точек перегиба, крутизны и площади 5, а также операторы вычисления коэффициентов горизонтальной и вертикальной асимметрии и ширины полосы поглощения. Полученные на спектрофотометре данные достаточно транслировать в электронную таблицу и, запустив программу, получить значения всех предлагаемых фотометрических параметров менее чем за 1 секунду.
Результаты исследования и обсуждение полученных данных. Для апробации предлагаемой методики обработки АС готовили стандартные настои и настойки из растений согласно фармакопейным прописям [2], регистрацию спектров проводили на цифровом спектрофотометре ЦУ2051РС (Shimadzu, Япония). Различие между соответствующими фотометрическими параметрами для разных АС считали значимым, когда оно составляло не менее 5%.
Абсорбционные спектры настоев и настоек из разных частей растений различных семейств мало отличались по стандартному параметру Лт, но по предлагаемым параметрам отмечалось заметное различие. Так, настои и настойки почек березы маньчжурской по горизонтальной и вертикальной асимметрии отличались на 21—23%, а по интегральной интенсивности поглощения 5 — на 8,6%.
Примерно такие же результаты получены и для аналогичных извлечений из веток. Фотометрические параметры абсорбционного спектра настойки
Таблица
в
ия
ени
ч
а
н
озн
б
о
и
зли
а
р
й
и
н
а
р
х
ы
н
н
р
а
к
е
л
й
е
а
р
з
и
й
и
ени
ече
вле
ия
ени
щ
о
гло
о
п
в
о
тро
к
е
п
а
р
а
п
е
и
к
и
р
о
Фо
7 <N 6 т 40 2 16,51 14,85 9,82 3 сл сТ 2 15,14 3 21 46,29 4 3 9 14,51
КВА 0,207 8 6 сТ 51 сТ 8 6 сТ 6 0 О сТ 2 0 о, о 5 6 сТ 9 8 сТ 7 СО сТ 8 3 сТ 5 2 т сТ 3 8
КГА 2 9 40 О 17 ю, о О 0 5 О 0 0 0, 3 7 <N 0, 0 5 О 7 6 о 4 8 т О 4 5 о 0 0 ю, о 0 5 С^'
<■< 40 со СО 40 о 40 40 40
Точка перегиба 3 в е 4 0,0031 0,0052 0,0232 0,0192 14 о, ,0 14 О, ,0 4 2 О О, ,0 7 8 о, ,0 0,0108 3 3 о, ,0 0,0086 7 2 т ,0
'-<N 4 40 2 0 40 2 8 40 2 0 2 2 40 2 0 2 4 т 2 8 2 8 3 8 О 3 0 2 0 2
cf 5 9 сл 0, 6 7 0, 71 СО, 0, 0 2 сл 0, 5 5 СЛ 0, 8 6 со, 0, 6 9 сл 0, 3 0, 2 сл 0, 0,902 8 7 0, 8 5 со, 0,
правая -0,0181 7 о 0, 4 5 5 о 0, 2 51 о 0, 91 О 0, 91 2 о 0, 4 5 2 о 0, 5 3 4 о 0, -0,0208 3 2 2 О 0, 51 о 0, -0,0706
0 о\ 2 8 со 2 6 со 2 6 со 2 2 2 2 2 0 2 2 2 0 40 3 2 3 6 со 2 6 СО 2
8 8 0, 0,808 0,719 0,753 8 4 сл 0, 71 со, 0, 31 со, 0, 4 2 40 0, 5 9 ю, 0, 4 6 40, 0, 2 5 40, 0, 5 7 4^3 0,
8 40 2 6 40 2 6 2 6 2 8 40 2 4 40 2 6 т 2 8 т 2 4 3 0 3 4 2 6 2
*1 ьї m сТ о\ 40 2 5 о, 7 ю m 25,09 7 сл m 2 'ТГ 7 а\ 40 3 7 0 сл 4^3
>c' 8 7 а\ 0, 0,758 51 сл 0, 9 5 ю 0, 4 0, 4 4 о 2 7 40 9 2 0, 2 9 2,302 6 3 0,579
q6 2 2 о 9 СО 51 о, 7 8 2 2, 0,958 8 9 0, 2,327 0 7 40 0, 0,434 0,808 5 2
Сырье, форма Почки, настой Почки, настойка Ветки, настой Ветки, настойка Листья, настойка Листья, настой Семена, настой Семена, настойка Листья, настойки Листья, настой Семена, настой Семена, настойка
Вид І ^ Я .и ур ric у ur □ й ^ S ^ S S а a И $ ft ^ и ый не s) в li Н ^ О с & 3 ^ л— 5 | и lot н el S u et n (An 3S п en п ol о ^ ft ^ Адонис амурский (Adonis amurensis) ая сна is) ес tris 4 В а er ни si
Семейство Березовые (Betulaceae) e) a e c a £ е ы в о б о Б e) a e c ai е нтичн он со Лютиковые (Ranunculaceae)
и настоя из листьев донника лекарственного различались по крутизне в правой точке перегиба и КГА на 10—52%, а по ширине полосы поглощения, КВА и S — в 2—3 раза. Для абсорбционного спектра настоя и настойки семян укропа пахучего различие по крутизне в правой и левой точках перегиба, ширине полосы поглощения, КВА и S составляло от 14 до 71%, а по КГА — в 4,5 раза. Параметры КГА и КВА спектров поглощения извлечений из листьев адониса амурского и семян калужницы даурской отличались на 18-77% (табл.).
Таким образом, использование предлагаемых фотометрических параметров (кроме стандартных Dm и Хт) позволяет установить достоверное различие спектральных характеристик экстрактов в зависимости от способа их приготовления, что расширяет информационные возможности абсорбционной спектроскопии в видимой и ультрафиолетовой областях.
Совокупность предлагаемых параметров в целом составляет спектрофотометрический паспорт жидких извлечений из лекарственных растений, который можно использовать как сравнительно простой тест контроля лекарственных средств из растительного сырья в процессе их производства.
Литература
1. Беликов В.Г. Анализ лекарственных веществ фотометрическими методами//Российский химический журнал. 2002. № 4. С. 52-56.
2. Государственная фармакопея СССР. Общие методы анализа. Вып. 1. М.: Медицина, 1987. 334 с.
3. Международная фармакопея. Т. 1. Женева: ВОЗ, 1981. 386 с.
4. Овчинников М.М., Подгорный Г.Н., Балаховский И.С. Количественный спектрофотометрический анализ в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях // Клиническая лабораторная диагностика. 2002. № 2. С. 6-11.
5. Плиев Т.Н. Молекулярная спектроскопия. Т. 1. Владикавказ: Иристон, 2001. С. 59-72.
6. Пиняжко Р.М., Каленюк Т.Г. Методы УФ-спектрофото-метрии в фармацевтическом анализе. Киев: Здоров’я, 1976. 158 с.
7. Спектрофотометры УФВИДблИК: UV-2501PC. URL:
http://www.loim.vrn.ru (дата обращения 12.01.2009).
Поступила в редакцию 14.01.2009.
PHOTOMETRICAL PARAMETERS OF ABSORPTION SPECTRA OF PLANT-DERIVED EXTRACTS V.M. Koldaev, V.V. Vaschenko, G.N. Bezdetko Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av.
Vladivostok 690950 Russia), Gornotayozhnoye Station of FEB RAS (26 Solnechnaya St. Gornotayozhnoye Settlement Ussuriisk District 692533 Primorskiy Krai, Russia)
Summary — The authors describe their own methods of identifying additional photometrical parameters of absorption spectra of plant-derived extracts. The set of these parameters can serve as quantitative indicator of extract and be used for production purposes to supervise manufacture of plant-derived medicines.
Key words: absorption spectra, extracts, medicinal plants.
Pacific Medical Journal, 2009, No. 3, p. 49—51.
