CC BY
1УДК 663.8
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ: ИССЛЕДОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФЛАВОНОИДОВ В ПРИРОДЕ
Бекбулатова Екатерина Вячеславовна Базовый докторант Наманганского инженерно-технологического института
e-mail: bekbulatovaekaterina90@,gmail.ru
Зокирова Машхура Содикжановна PhD, доцент Ташкентского химико-технологического института
Тадаева Елена Владимировна
PhD, доцент Наманганского инженерно-технологического института
Annotatsiya. Zamonaviy dunyoda inson salomatligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan va turli kasalliklarni davolashning yangi usullarini ishlab chiqishda qo'llanilishi mumkin bo'lgan o'simliklarning fitokimyoviy moddalariga qiziqish ortib bormoqda. Ushbu maqolada yalpizning havo qismidan spirtli ichimliklarni olish natijasida olingan flavonoidlarning miqdoriy tarkibini tahlil qilishga bag'ishlangan tadqiqot natijalari keltirilgan. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, turli o'simliklarda flavonoidlarning noyob birikmalari mavjud bo'lib, ular turli xil foydali xususiyatlarga ega, masalan, yallig'lanishga qarshi, allergiyaga qarshi, qon tomirlarini mustahkamlaydi va qonda xolesterinni kamaytiradi. Yalpiz xomashyosidan flavonoidlarni ajratib olishning optimal sharoitlariga, jumladan, ekstragent konsentratsiyasi, xomashyo-ekstraktor nisbati va ekstraksiya vaqtiga alohida e'tibor qaratilgan. Tadqiqot natijalari inson salomatligi uchun foydali xususiyatlari yaxshilangan funksional ichimliklar yaratish uchun yangi istiqbollarni ochadi.
Аннотация. В современном мире растет интерес к фитохимическим веществам растений, которые могут оказывать значительное влияние на здоровье человека и использоваться в разработке новых методов лечения различных заболеваний. В данной статье представлены результаты исследования, посвященного анализу количественного состава флавоноидов, полученных методом спиртовой экстракции из надземной части мяты перечной. Исследование показало, что различные растения содержат уникальные сочетания флавоноидов, обладающих различными полезными свойствами, такими как противовоспалительные, антиаллергические, укрепляющие сосуды и снижающие уровень холестерина в крови. Особое внимание уделяется оптимальным условиям экстракции флавоноидов из сырья мяты перечной, включая концентрацию экстрагента, соотношение сырье-экстрагент и время экстракции. Результаты исследования открывают новые перспективы для создания функциональных напитков с улучшенными полезными свойствами для здоровья человека.
Abstract. In the modern world, there is a growing interest in plant phytochemicals that can have a significant impact on human health and be used in the development of new methods for treating various diseases. This article presents the results of a study analyzing the quantitative composition of flavonoids obtained by alcohol extraction from the above-ground part of peppermint. The study showed that different plants contain unique combinations of flavonoids with various beneficial properties, such as anti-inflammatory, anti-allergic, strengthening blood vessels and lowering blood cholesterol. Particular attention is paid to the optimal conditions for the extraction of flavonoids from peppermint raw materials, including the concentration of the extractant, the raw material-extractant ratio and the extraction time. The results of the study open up new prospects for the creation of functional drinks with improved beneficial properties for human health.
Kalit so'zlar. Funktsional ichimliklar, flavonoidlar, rutin, kaempferol, o't kislotasi, izorhamnetin, yalpiz, HPLC
Ключевые слова. Функциональные напитки, флавонойды, рутин, кемпферол, галл кислота, изорамнетин, мята перечная, ВЭЖХ
Key words. Functional drinks, flavonoids, rutin, kaempferol, gallic acid, isorhamnetin, peppermint, HPLC Введение
Индустрия функциональных напитков является одним из наиболее динамично развивающихся секторов функциональных продуктов питания. Рост спроса на функциональные напитки объясняется множеством факторов, от удобства хранения и употребления до предполагаемой пользы для здоровья человека. Объем мирового рынка функциональных продуктов питания и напитков оценивается в 333,34 миллиарда долларов США в 2023 году, и ожидается, что среднегодовой темп роста составит 10,23% в течение прогнозируемого периода (2024-2032 годы), с 364,18 миллиардов долларов США в 2024 году до 793,6 миллиардов долларов США в 2032 году. [1]
Считается, что при регулярном употреблении, функциональные напитки имеют благотворное влияние на здоровье человека, снижение риска хронических заболеваний и улучшение физиологических условий в организме человека. Это объясняется тем, что в состав напитков можно включить желаемые питательные вещества, биологически активные добавки такие как антиоксиданты, пищевые волокна, пребиотики, белки, пептиды, ненасыщенные жирные кислоты, минералы и витамины. Это привело к появлению на рынке ряда новых напитков, предназначенных для решения конкретных проблем со здоровьем а так же дало толчок к разработке более ориентированных на потребителя функциональных напитков.
Разработка новых технологий для рецептур функциональных продуктов питания стимулирует инновации продуктов на мировых рынках. Рост сегмента напитков обусловлен увеличением спроса на безалкогольные напитки, поскольку потребительские предпочтения смещаются от газированных напитков к напиткам, содержащим полезные для здоровья растительные ингредиенты. Использование лекарственных и ароматических растений в производстве функциональных напитков набирает все большую популярность. Это связано с уникальными свойствами целебных трав которые представляют собой важный источник терапевтических фитохимических веществ. Эти биологически активные фитохимические вещества отличаются высокой эффективностью, безопасностью и минимальными побочными эффектами. Кроме того, эти растения обладают множеством подтвержденных полезных свойств для здоровья.
Травы и лекарственные растения тысячелетиями использовались в традиционной медицине как источник биологически активных соединений, включая алкалоиды, терпеноиды, кумарины, флавоноиды, азотсодержащие и сероорганические соединения, фенолы и другие. Эти соединения имеют разнообразную биологическую активность, которая может выражаться в противовоспалительном, иммуностимулирующем, противораковом и антиоксидантном действии, а также свойствами противомикробного воздействия.
В наши дни фитохимические вещества растений привлекают большой интерес исследователей. В частности, в этом исследовании был проведен анализ количественного состава флавоноидов полученных методом спиртовой экстракции из надземной части мяты перечной, что может помочь в понимании влияния на организм человека и разработке новых методов лечения различных заболеваний.
Флавоноиды представляют собой класс природных фитохимических веществ, встречающихся почти во всех тканях растений, где они выполняют различные функции. Например, они защищают растения от вредного солнечного излучения, защищают от
патогенов и травоядных, регулируют метаболизм растений и служат визуальными аттрактантами для опылителей. В настоящее время описано более 6000 различных соединений, относящихся к флавоноидам.
В ходе исследования было обнаружено, что различные растения содержат различные сочетания флавоноидов, что говорит о их уникальных свойствах и потенциале для применения в функциональных напитках. Некоторые растения, например, богаты кверцетином, который известен своими противовоспалительными и антиаллергическими свойствами. Другие растения содержат рутин, который способствует укреплению сосудов и снижению уровня холестерина в крови.
Таким образом, изучение количественного состава флавоноидов в различных растениях открывает новые перспективы для создания функциональных напитков с улучшенными полезными свойствами для здоровья человека. Это позволяет использовать природные ресурсы в сфере здравоохранения и питания, обогащая продукты новыми биологически активными веществами.
Растительный материал был высушен воздушно-теневым способом. В качестве объектов исследования использовали высушенную траву мяты перечной (Mentha piperita, сем. Яснотковые - Lamiaceae) произрастающую в Узбекистане.
Мята перечная — Mentha piperita L.
Мята содержит эфирное масло в разных частях растения: 4-6% в соцветиях, 2-3% в листьях и 0,2-0,3% в стеблях. Основным компонентом эфирного масла мяты перечной является циклический спирт ментол (60-70%), который обеспечивает маслу свежий и «мятный» аромат. Еще 16% масла составляют ментон, пинен, лимонен, фелландрен, цинеол, ментофуран и эфиры ментола с уксусной и валериановой кислотами. Отношение компонентов эфирного масла сильно изменяется в зависимости от условий выращивания, сорта или образца и срока сбора сырья. В мяте кудрявой карвон составляет до 70% эфирного масла.
Максимальное содержание эфирного масла наблюдается у растений, достигших полного цветения, и постепенно уменьшается. На раннем этапе роста растения ментон преобладает в эфирном масле. По мере роста растения доля этого компонента снижается и ментол начинает преобладать. К моменту цветения его содержание в эфирном масле достигает максимума.
В листьях мяты также обнаружены аскорбиновая кислота (до 25мг%), каротин (до 40мг%), рутин (до 14 мг%), а также тритерпеноиды (рцоловая и олеаноловая кислоты), флавоноиды (гесперидин), азотосодержащие соединения (бетаин), токоферолы и другие соединения.
Мята перечная используется для изготовления комплексных лечебных средств и фитопрепаратов. Масло и ментол применяются для улучшения кровообращения в сосудах мозга и сердца, как спазмолитические средства при спастических явлениях в желудочно-кишечном тракте, желчных ходах и протоках поджелудочной железы. Настои и настойки из листьев мяты используются как болеутоляющие средства при невралгиях, зубной боли и как антисептики при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей и стоматитах.
Эфирное мятное масло и ментол также широко применяются в парфюмерной и пищевой промышленности.
Обоснованы оптимальные условия экстракции флавоноидов из сырья данного растения (экстрагент - спирт этиловый 60, 70, 80 %; соотношение «сырье - экстрагент» -1:15; время экстракции - 24 часа. Было обнаружено, что содержание рутина и галловой кислоты составляло соответственно 88,98 мг/100 мл и 48,67 мг/100 мл при концентрации растворителя 60% а суммарное содержание полифенолов в концентрате составляло142,16 мг/100 мл. При концентрации растворителя 70% содержание рутина и галловой кислоты
составляло 90,42 мг/100 мл и 39,88 мг/100 мл соответственно, а суммарное содержание полифенолов в концентрате составляло138,48 мг/100 мл. При концентрации растворителя 80% содержание рутина и галловой кислоты составляло 79,57 мг/100 мл и 31,52 мг/100 мл соответственно, а суммарное содержание полифенолов в концентрате составляло113,33 мг/100 мл.
Таблица 1.
Содержание полифенолов в концентрате надземной части мяты перечной (лат. МепШа
piperita).
№ Сырье Раствор итель Темпе ратур а экстр акции Время экстра кции Содержание полифенолов, мг/100мл
Рутин Кем пфер ол Галл кисло та Изорам нетин Общее содержа ние
1 Мята Пере чная (лат. Mént ha piper íta) 10 гр Этанол 60% /150 мл Комн атная темпе ратур а 24 часа 88,98 - 48,67 4,51 142,16
2 Этанол 70% / 150 мл 24 часа 90,42 - 39,88 8,18 138,48
3 Этанол 80% / 150 мл 24 часа 79,57 0,63 31,52 1,61 113,33
Для идентификации и количественного определения флавоноидов в исследуемых образцах использовали метод ВЭЖХ, с помощью высокоэффективного жидкостного хроматографа марки Agilent Technologies 1260 с использованием режима изократического элюирования и диодно-матричного детектора (ДАД). В качестве подвижной фазы использовали ацетонитрил и буферный раствор. Спектральные данные исследованы в спектральном диапазоне от 200 до 400 нм. Условия хроматографирования: Хроматограф - Agilent Technologies 1260
Подвижная фаза- ацетонитрил - буферный раствор (30:70) (изократический режим)
pH=2.92 15-20 мин.
0бъём инжекции - 5 мкл.
скорость подвижной фазы - 0,75 мл/мин.
колонка - Eclipse XDB - C18. 5,0 мкм, 4,6х250мм.
детектор - диодно-матричного детектора, длины волн 254, 320, 381нм.
Р>тин Дкгндрокверцетнн
Рисунок 4. Химическая структура рутинп Рисунок 5. Структурная формула галловой
кислоты
Рисунок 1. Хроматограмма комплексного состава концентрированного экстракта мяты перечной полученного экстракцией 10 гр сырья с 60% этанола
DAD1 В &(J=M»J* nef=am,1!M TFlBUWl.LC зпи-а? 13 u-is-brauä-psjks-Mi.D)
m^U г
ш § z.
гя i l
%
200 £
150 w ■
icq 50 1 L 1, - I I ° r> rl 3 Q .m UULvt - i а h- I g m ai
i
2 ■ i 1 4 e г 10 i 1 13 1 1 1 H mm
Рисунок 2. Хроматограмма комплексного состава концентрированного экстракта мяты перечной полученного экстракцией 10 гр сырья с 70% этанола
Рисунок 3. Хроматограмма комплексного состава концентрированного экстракта мяты перечной полученного экстракцией 10 гр сырья с 80% этанола Рутин (витамин P), природный флавоноидный гликозид, является одним из распространенных вторичных метаболитов растений. Кверцетин представляет собой агликоновую часть рутина после гидролиза микрофлорой кишечника. Рутин принадлежит к разновидности флавонового гликозида. Гидролиз рутина приводит к образованию кверцетина и рутинозы, катализируемый глюкозидазой [2]. Кверцетин обычно сосуществует с рутином [3] И рутин, и кверцетин являются отличными источниками фармацевтических продуктов для фитотерапии [4].
Судя по химической структуре рутина, он имеет несколько кислых гидроксильных групп на ароматических кольцах (Рис. 4). Наличие этих гидроксильных групп позволило предположить, что рутин может превращаться в высокополярное соединение под действием высокоэнергетического механического воздействия [5].
Рутин, растительный натуральный флавоноид, считается одним из лучших терапевтически активных фитохимических веществ и одним из основных биоактивных компонентов различных натуральных продуктов и напитков. Это мощный фенольный антиоксидант с различными фармакологическими свойствами, включая противоопухолевые, противовоспалительные, противодиарейные, антимутагенные, кардиопротекторные а также обладающий антидепрессантными, нейропротекторными и иммуномодулирующими свойствами. В связи с этим в настоящее время, рутин является
потенциальным фитохимическим ингредиентом в пищевых добавках и лекарственных средствах. Потенциальным фитохимическим ингредиентом в пищевых добавках и лекарственных средствах. Биохимические свойства и метаболические изменения после потребления рутина также интенсивно изучаются. На сегодняшний день более 130 зарегистрированных терапевтических лекарственных препаратов содержат рутин в своих составах. Большинство биологических активностей, таких как противовоспалительное, противомикробное, противоопухолевый и противоастматические в основном объяснялись мощными антиоксидантными свойствами рутина, особенно как поглотителя свободных радикалов. Интересно, что устойчивость рутина к окислению оказалась выше, чем у его агликона кверцетина. Благодаря антиоксидантной способности рутина он также широко используется в фармацевтической, нутрицевтической и космецевтической промышленности в качестве стабилизатора, консерванта и натурального красителя. Его часто используют в сочетании с витамином С, поскольку рутин является биофлавоноидом, который необходим для усвоения витамина С и действует как антиоксидант. Организм человека не может производить биофлавоноиды, а рутин можно получить с пищей. Следовательно, рутин используется не только для продления срока хранения продуктов, но и повышения пищевой ценности продуктов.
Галловая кислота, класс фенольных соединений, также известная как 3,4,5-тригидроксибензойная кислота, является естественным вторичным метаболитом, встречающимся в различных растениях
Среди многих полифенолов Галловая кислота представляет собой низкомолекулярное трифенольное соединение с превосходной противовоспалительной и антиоксидантной активностью [6].
Кроме того, Галловая кислота также обладает несколькими очевидными фармакологическими эффектами, включая противоопухолевый, антибактериальный, противодиабетический, противоожирительный, противомикробный и
противоишемический эффект [[7],[8],[9],[10],[11],[12]].
Галловая кислота считается одной из основных фенольных кислот, имеющих большое значение во многих отраслях промышленности. Оно обычно используется как вещество, защищающее от вредного воздействия УФ-излучения, вяжущее средство в косметических препаратах и консервант в пищевых продуктах. Поэтому галловая кислота в настоящее время считается необходимой как для здоровья человека, так и для промышленности. Разрабатываются все более совершенные методы ее выделения и анализа, и ищутся новые решения для увеличения ее производства. [13] Недавно появившиеся сообщения о возможном участии кислоты в снижении повреждения нейронов и амилоидной нейропатологии мозга, характерной для болезни Альцгеймера, а также улучшении когнитивной функции путем удаления свободных радикалов и ингибирования олигомеризации Aß значительно активизировали исследования этого соединения и общий интерес к его свойствам [14]. благодаря своей способности нейтрализовать свободные радикалы, она используется в качестве консерванта для предотвращения окисления продуктов питания и напитков [15] Галловая кислота может предотвращать гибель нейронов и усиливать память обучения и пассивного избегания. Это вещество также способно предотвращать нефротоксичность почек, вызванную метотрексатом (это противоопухолевое средство, которое может применяться при лечении рака и воспалительных заболеваний). Во время применения Галловая кислота вызывает снижение сывороточного амилоида А (белка, который отвечает за отложение амилоида в тканях) [16].
Заключение
Изучение количественного состава флавоноидов в растениях открывает новые горизонты для создания функциональных напитков, способствующих улучшению
Qurilish va Ta 'lim ilmiy jurnali 3-jild, 4-son https://jurnal.qurilishtalim.uz
здоровья человека. Оптимизированные условия экстракции, включая использование 60%, 70% и 80% спирта, демонстрируют высокую эффективность в извлечении целебных компонентов, таких как рутин и галловая кислота. Наиболее благоприятные результаты были получены при концентрации этилового спирта 60%, что подтверждает необходимость точного подбора экстрагентов для достижения максимальной биологической активности.
Методы высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с использованием современного оборудования позволили точно идентифицировать и количественно определить флавоноиды, обеспечивая надежные экспериментальные данные. Установленные условия хроматографирования, такие как pH и скорость подвижной фазы, играют ключевую роль в получении воспроизводимых результатов и получении концентратов с высоким содержанием полифенолов.
В заключение, исследования в области экстракции и анализа флавоноидов не только углубляют наше понимание растительных ресурсов, но и способствуют созданию инновационных продуктов, обогащающих диету человека биологически активными веществами, способствующими укреплению здоровья.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Functional Food and Beverage Market Size, Share & Industry Analysis, By Type (Functional Cereals & Grains, Functional Dairy Products, Functional Bakery Products, Functional Fats & Oils, and Other Functional/ Fortified Foods), Distribution Channel (Supermarkets/ Hypermarkets, Convenience Stores, Online Retail, and Others) and Regional Forecast, 2024-2032
Source: https://www.fortunebusinessinsights.com/functional-foods-market-102269
2. Shen, S.C., Lee, W.R., Lin, H.Y., Huang, H.C., Ko, C.H., Yang, L.L., Chen, Y.C., 2002. In vitro and in vivo inhibitory activities of rutin, wogonin, and quercetin on lipopolysaccharide induced nitric oxide and prostaglandin E2 production. Eur. J. Pharmacol. 446, 187-194.
3. Chen, G., Zhang, H., Ye, J., 2000. Determination of rutin and quercetin in plants by capillary electrophoresis with electrochemical detection. Anal. Chim. Acta 423, 69-76.
4. Yang, Y., Zhang, F., 2008. Ultrasound-assisted extraction of rutin and quercetin from Euonymus alatus (Thunb.) Sieb. Ultrason. Sonochem. 15, 308-313
5. Xie, J., Shi, L., Zhu, X., Wang, P., Zhao, Y., Su, W., 2011. Mechanochemical-assisted efficient extraction of rutin from Hibiscus mutabilis L. Innovative Food Sci. Emerging Technol. 12, 146-152.
6. A. Nouri, F. Heibati, E. Heidarian Gallic acid exerts anti-inflammatory, anti-oxidative stress, and nephroprotective effects against paraquat-induced renal injury in male rats Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. (2020),
7. S.S. Chang, Lee V.S, Y.L. Tseng, K.C. Chang, K B. Chen, Y.L. Chen, C.Y. Li Gallic acid attenuates platelet activation and platelet-leukocyte aggregation: involving pathways of akt and GSK3P Evid. Complement. Alternat. Med. (2012) (2012), Article 683872
8. A.G. Couto, C.A.L. Kassuya, J.B. Calixto, P.R. Petrovick Anti-inflammatory, antiallodynic effects and quantitative analysis of gallic acid in spray dried powders from Phyllanthus niruri leaves, stems, roots and whole plant Rev. Bras. Farmacogn., 23 (1) (2013), pp. 124-131,
9. J.H. Lee, M. Oh, J.H. Seok, S. Kim, D.B. Lee, G. Bae, H.I. Bae, S.Y. Bae, Y.M. Hong, S. O. Kwon, D.H. Lee, C.S. Song, J.Y. Mun, M.S. Chung, K.H. Kim Antiviral effects of black raspberry (Rubus coreanus) seed and its gallic acid against influenza virus infection Viruses, 8 (6) (2016), p. 157, 10.3390/v8060157
10. KG. Lima, G.C. Krause, A.D. Schuster, A.V. Catarina, B.S. Basso, F.C. De Mesquita, L. Pedrazza, E.S. Marczak, B.A. Martha, F.B. Nunes, E.C.F. Chiela, N. Jaeger, M.P. T home, G.V. Haute, H.B. Dias, M.V. Donadio, J.R. De Oliveira Gallic acid reduces cell growth by induction of apoptosis and reduction of IL-8 in HepG2 cells Biomed. Pharmacother., 84 (2016), pp. 1282-1290,
11. R. Rasooly, H.Y. Choi, P. Do, G. Morroni, L. Brescini, O. Cirioni, A. Giacomett, E. Apo stolidis whISOBAX™ Inhibits Bacterial Pathogenesis and Enhances the Effect of Antibiotics Antibiotics, 9 (5) (2020), p. 264, 10.3390/antibiotics9050264
12. P.I. Schimites, H.J. Segat, L.G. Teixeira, L.R. Martins, L.T. Mangini, P S. Baccin, H.Z. R osa, L.H. Milanesi, M.E. Burger, A.V. Soares Gallic acid prevents ketamine-induced oxidative damages in brain regions and liver of rats Neurosci. Lett., 714 (2020), p. 134560, 10.1016/j.neulet.2019.134560
13. Wianowska D, Olszowy-Tomczyk M. A Concise Profile of Gallic Acid-From Its Natural Sources through Biological Properties and Chemical Methods of Determination. Molecules. 2023 Jan 25;28(3):1186. doi: 10.3390/molecules28031186. PMID: 36770851; PMCID: PMC9919014.
14. Yu M., Chen X., Liu J., Ma Q., Zhuo Z., Chen H., Zhou L., Yang S., Zheng L., Ning C., et al. Gallic acid disruption of AP1-42 aggregation rescues cognitive decline of APP/PS1 double transgenic mouse. Neurobiol. Dis. 2019;124:67-80. doi: 10.1016/j.nbd.2018.11.009. [PubMed] |"CrossRefl [Google Scholar]
15. Bajpali B., Patil S. A new approach to microbial production of gallic acid. Braz. J. Microbiol. 2008;39:708-711. doi: 10.1590/S1517-83822008000400021. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
16. 84. Gao J., Hu J., Hu D., Yang X. A Role of Gallic Acid in Oxidative Damage Diseases: A Comprehensive Review. Nat. Prod. Commun. 2019;14:1934578X19874174. doi: 10.1177/1934578X19874174. [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
