CC BY
21
Химия растительного сырья. 2018. №2. С. 71-75.
DOI: 10.14258/jcprm.2018023506
УДК 54.061:54.062
ХИМИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ PAPAVER KUVAJEVII: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТАКСИФИЛЛИНА - ОСНОВНОГО ЦИАНОГЕННОГО ГЛИКОЗИДА*
© М. О. Коротких , A.B. Ткачев
Новосибирский институт органической химии им. H.H. Ворожцова СО РАН, пр. Акад. Лаврентьева, 9, Новосибирск, 630090 (Россия), e-mail: korotkih@nioch. nsc. ru
Комплекс растительных метаболитов как набор определенных веществ может быть охарактеризован химическими и физико-химическими методами анализа. Химическая характеристика подразумевает выявление набора отдельных веществ - химических маркеров, уникальных для выбранного растительного объекта, и всего видимого набора компонентов как характеристического профиля - «химического отпечатка пальцев».
Объект исследования - мак Куваева (Papaver kuvajevii). Новый вид мака, описан в 2003 году. Эндемик. Многолетник. Растет в степном поясе на склонах гор, скалах, осыпях, закустаренных степях. Цветет в мае - августе. Размножение семенное, июнь - сентябрь.
В данной работе разработана схема экстракционных процедур для спектроскопического профилирования мака Куваева (Papaver kuvajevii): измельченную воздушно-сухую надземную часть растения (без коробочек) экстрагировали в аппарате Сокслета последовательно растворителями (в порядке увеличения их полярности). Для каждого экстракта были зафиксированы ИК-, ЯМР 'Н и 13С профили. Методом количественного ЯМР-анализа (q-NMR) определено содержание таксифиллина в образце.
Ключевые слова: спектроскопическое профилирование, экстракция, Papaver kuvajevii, таксифиллин.
Комплекс растительных метаболитов как набор определенных веществ может быть охарактеризован химическими и физико-химическими методами анализа. Химическая характеристика подразумевает выявление набора отдельных веществ - химических маркеров, уникальных для выбранного растительного объекта, и всего видимого набора компонентов как характеристического профиля - «химического отпечатка пальцев». Комплекс метаболитов, продуцируемых растениями, является сложной смесью низко- и высокомолекулярных органических соединений, поэтому для получения данных об их индивидуально-групповом составе используются различные методы химического профилирования. Всемирная организация здравоохранения подчеркивает важность качественных и количественных методов определения характеристик образцов и разработала руководящие принципы для научных исследований по оценке безопасности и эффективности фитопрепаратов и лекарственных трав [1]. Особенно эффективными в химическом профилировании и метаболомике являются современные двумерные и гибридные хроматографические методы -ГЖХ, ГЖХ-МС, ВЭЖХ, ВЭЖХ-МС [2-4], а также спектроскопия ЯМР [5-8].
В настоящей работе мы приводим данные по созданию схемы экстракционных процедур для спектроскопического профилирования мака Куваева (Рарсыег ки\'а/е\'И БсИаШо й Бопгпкоуа) [9] и определению
Введение
Коротких Михаил Олегович - младший научный сотрудник лаборатории терпеновых соединений, e-mail: [email protected]
Ткачев Алексей Васильевич - доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией терпеновых соединений, e-mail: [email protected]
содержания таксифиллина - основного цианогенно-го гликозида этого вида.
Объект исследования - Рарауег киуа/еуп (Ра-рауегасеае), изученный нами ранее на предмет содержания алкалоидов [10]. Исследуемый нами рас-
Данная статья имеет электронный дополнительный материал (приложение), который доступен читателям на сайте журнала. БОР 10.14258/]сргт.201802350б8 Автор, с которым следует вести переписку.
72
М.О. Коротких, А.В. Ткачев
тительный материал - надземная часть (стебли, листья, коробочки), собран на территории Саяно-Шушен-ского природного биосферного заповедника в при Енисейской части Хемчинского хребта в устье реки Колбак-Мыс в период цветения и плодоношения в июле 2013 года. Образцы были определены А.Е. Сонни-ковой. Гербарные образцы хранятся в гербариях заповедника «Саяно-Шушенский» и Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН.
Экспериментальная часть
Навеску 46.5 г измельченной воздушно-сухой надземной части растения (без коробочек) помещали в аппарат Сокслета, заливали н-гексаном и настаивали в течение 18 ч, затем на протяжении 5 ч осуществляли экстракцию по Сокслету. Полученный гексановый экстракт фильтровали при комнатной температуре, удаляли растворитель при пониженном давлении при 40 °С, следовые количества растворителя удаляли в вакууме масляного насоса. В итоге получили 1.21 г экстрактивных веществ. Сырье, не вынимая из аппарата Сокслета, сушили, подключив к сифонной трубке водоструйный насос.
Перечисленные выше операции проводили последовательно следующими растворителями в порядке увеличения их полярности: бензолом (0.224 г экстрактивных веществ), хлороформом (0.402 г экстрактивных веществ), метил-»//>еот-бутиловым эфиром (0.160 г экстрактивных веществ), этанолом (2.94 г экстрактивных веществ) и метанолом (2.03 г экстрактивных веществ).
Для каждого экстракта были зафиксированы ИК-, ЯМР 'Ни13С профили.
Для количественной оценки компонентов экстракта записывали ЯМР 1Н профили со стандартом (1,3,5-тринитробензол; 1,2,4-триазол). Стандарт подбирали таким образом, чтобы его характерные сигналы не перекрывались с сигналами нашего образца. После записи профиля оценивали процентное содержание компонентов экстракта относительно интегральной интенсивности стандарта.
Обсуждение результатов
Сравнением профилей ЯМР 1Н со спектрами аутентичных образцов (натуральные смеси триглице-ридов ненасыщенных жирных кислот, воск, фитостерины, эфиры и гликозиды фитостеринов) и по данным ГЖХ-МС анализа в полученных экстрактах найдены следующие компоненты.
В гексановом экстракте - н-алканы (Ci4, Ci6, Ci8, С 20. СУ. С2з- СУ. СУ. СУ. СУ. СУ. С30, основные компоненты СУ и Сзо- по данным ГЖХ-МС), 1-алкены (С14, Ci6, Ci8, С20. С'22. С'21. СУ. СУ. основные компоненты Ci8, С20. С22 - по данным ГЖХ-МС), альдегиды жирного ряда (Сп, СУ. СУ. СУ. основные компоненты СУ. С29- по данным ГЖХ-МС), жирные кислоты (С14, Ci6, СУ 2. в соотношении 1 : 8 : 9 - по данным ГЖХ-МС), жирные спирты, воска, триглицериды ненасыщенных жирных кислот (линолевой и линолено-вой), эфиры фитостеринов и жирных кислот (электронное приложение, рис. 1).
В бензольном и хлороформном экстрактах в основном - смесь фосфолпидов (по данным ЯМР 31Р в сравнении с литературными данными [11, 12]).
В этанольном и метанольном экстрактах - в основном сахара и гликозиды.
Экстракт, полученный с использованием метил-от/>«н-бутилового эфира, содержал один основной компонент (>50% по данным ЯМР), который по данным ^^Н и 1 Н-' У." двумерных корреляционных спектров ЯМР является p-D-глюкопиранозидом нитрила пара-гидроксиминдальной кислоты (1). Известны два природных диастереомерных гликозида такой структуры - дуррин (1а) и таксифиллин (Ib) [13, 14]. В ИК-спектре метил-от/>«н-бутилового экстракта обнаруживается полоса валентных колебаний связи C=N (2256 см-1) и полосы колебаний ароматического цикла (1602 и 1614 см-1), положение которых совпадает с соответствующими полосами поглощения для такого гликозида [15] в КВг: 2250 (C=N), 1600 и 1620 (Аг).
он
он
он
1
1а
Ib
(нумерация атомов дана для интерпретации спектров ЯМР)
В работе [16] дается полное отнесение сигналов обоих диастереомеров 1а и 1Ь. Сопоставление спектральных параметров соединений 1а и 1Ь с данными, полученными нами при анализе метил-да/>еда-бути-лового экстракта (табл.; электронное приложение, рис. 2 и 3), позволяет заключить, что основным циано-генным гликозидом в надземной части мака Куваева (Рарауег ки\'а/е\'И) является таксифиллин.
Параметры спектров ЯМР 1Н и 13С для диастереомерных соединений 1а и 1Ь и экспериментальные значения для основного компонента метил-да/>еда-бутилового экстракта надземной части мака Куваева (Рарауег киусуеуН)
SC1, м.д. SH1, м.д.
i (la) (lb) epx. (la) (lb) epx.
1 118.77 119.70 119.68 - - -
2 68.30 68.06 67.91 5.897 s 5.778 s 5.786 s
3 125.85 125.20 125.10 - - -
4 130.74 130.86 130.92 7.391 m 7.385 m 7.385 m
5 116.52 116.79 116.77 6.817 m 6.836 m 6.835 m
6 160.03 160.34 160.37 - - -
7 101.87 101.16 100.96 4.666 d (7.6) 4.165 pseudod, 7.8 4.163 dm (7.7)
8 74.75 74.75 74.68 3.226 dd (7.6, 9.2) 3.270 m 3.265 m
9 78.10 77.94 77.84 3.408 t (9.2) 3.244 m 3.243 m
10 71.55 71.55 71.52 3.292 dd 3.233 m 3.236 m
11 78.30 78.30 78.30 3.177 ddd (2.2, 6.3, 9.7) 3.179 ddd (2.3, 6.1, 9.7) 3.176 m
12 62.82 62.82 62.81 3.897 dd (2.2, 12.0) 3.897 dd (2.3, 12.0) 3.896 dd (2.0, 12.2)
3.708 dd (6.3, 12.0) 3.708 dd (6.1, 12.0) 3.670 dd (6.3, 12.2)
Примечание. Спектры ЯМР записаны при 27 °С на спектрометре Вгикег БЮ(-500 (500.13 МГц для Н, 125.75 МГц для 13С) для раствора в метаноле-^4, в качестве внутреннего стандарта использовали сигналы растворителя: Ж 3.30 м. д. и ёС 49.0 м. д.; параметры спектров соединений 1а и 1Ь взяты из работы [16].
Выводы
Для определения содержания таксифиллина использовали метод количественного ядерного магнитного резонанса (qNMR) [17-19] и 1Я-1,2,4-триазол в качестве внутреннего стандарта при регистрации спектров ЯМР 1Н. Содержание таксифиллина в хлороформном экстракте составило 2.1% (по массе), в ме-тил-лфе/м-бутиловом экстракте - 56%, в этанольном - 7.7% и в метанольном - 0.10%. Таким образом, содержание таксифиллина в воздушно-сухой надземной части мака Куваева составило 0.70%.
Список литературы
1. World Health Organization WHO Library Cataloguing-in-Publication Data - s.l.: Quality control methods for herbal materials, 1998.
2. Giri Г., Andola H.C., Kant Purohit V., Rawat M.S.M., Rawal R.S., Bhatt I.D. Chromatographic and spectral fingerprinting standardization of traditional medicines: An overview as modern tools // Research Journal of Phytochemis-try. 2010. Vol. 4. N4. Pp. 234-241.
3. Tistaert C., Dejaegher В., Heyden Y.V. Chromatographic separation techniques and data handling methods for herbal fingerprints: A review//Analytica Chimica Acta. 2011. Vol. 690. Pp. 148-161.
4. Wu H., Guo J., Chen S., Tiu X., Zhou Y., Zhang X., Xu X. Recent developments in qualitative and quantitative analysis of phytochemical constituents and their metabolites using liquid chromatography-mass spectrometry // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2013. Vol. 72. Pp. 267-291.
5. Krishnan P., Kruger N.J., Ratcliffe R.G. Metabolite fingerprinting and profiling in plants using NMR // Journal of Experimental Botany. 2005. Vol. 56. Pp. 255-265.
6. Colquhoun I.J. Use of NMR for metabolic profiling in plant systems // Journal of Pesticide Science. 2007. Vol. 32. Pp. 200-212.
7. Kim H.K., Choi Y.H., Verpoorte R. NMR-based metabolomic analysis of plants // Nature protocols. 2010. Vol. 5. Pp. 536-549.
8. Eisenreich W., Bacher A. Advances of high-resolution NMR techniques in the structural and metabolic analysis of plant biochemistry //Phytochemistiy. 2007. Vol. 68. Pp. 2799-2815.
9. Shaulo D., Sonnikova A. A new species of the genus Papaver L. (Papaveraceae) from the Western Sayan // Turcza-ninowia. 2003. Vol. 6. N4. Pp. 5-6.
10. Korotkikh M.O., Pankrushina N.A., Sal'nikova O.I., Sonnikova A.E. Alkaloids from the new species Papaver kuvajevii II Chemistry of Natural Compounds. 2015. Vol. 51. Pp. 803-804.
74
М.О. Коротких, A.B. Ткачев
11. Sotirhos N., Herslof В., Kenne L. Quantitative analysis of phospholipids by 31P-NMR // Journal of Lipid Research. 1986. Vol. 27. Pp. 386-392.
12. Hatzakis E., Koidis A., Boskou D., Dais P. Determination of Phospholipids in Olive Oil by 31P NMR Spectroscopy // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008. Vol. 56. Pp. 6232-6240.
13. Miller RE., Tuck K.L. Reports on the distribution of aromatic cyanogenic glycosides in Australian tropical rainforest tree species of the Lauraceae and Sapindaceae И Phytochemistry. 2013. Vol. 92. Pp. 146-152.
14. Chang J., Zhang Y. Catalytic degradation of amygdalin by extracellular enzymes from Aspergillus niger // Process Biochemistry. 2012. Vol. 47. Pp. 195-200.
15. Mao C.-H., Blocher J., Anderson L., Smith D. Cyanogenesis in Sorghum vulgare - I.: An improved method for the isolation of dhurrin; physical properties of dhurrin // Phytochemistry. 1965. Vol. 4. Pp. 297-303.
16. Seigier D.S., Pauli G.F., Fröhlich R.,Wegelius E., Nahrstedt A., Glander K.E., Ebinger J.E. Cyanogenic glycosides and menisdaurin from Guazuma ulmifolia, Ostrya virginiana, Tiquilia plicata, and Tiquilia canescens II Phytochemistry. 2005. Vol. 66. Pp. 1567-1580.
17. Pauli G.F. qNMR - a versatile concept for the validation of natural product reference compounds // Phytochemical Analysis. 2001. Vol. 12. Pp. 28^2.
18. Wishart D.S. Quantitative metabolomics using NMR TrAC // Trends in Analytical Chemistry. 2008. Vol. 27. Pp. 228-237.
19. Chauthe S.K., Sharma R.J., Aqil F., Gupta R.C., Singh I.P. Quantitative NMR: An Applicable Method for Quantitative Analysis of Medicinal Plant Extracts and Herbal Products // Phytochemical Analysis. 2012. Vol. 23. Pp. 689-696.
Поступило в редакцию 13 декабря 2017 г.
После переработки 26 января 2018 г.
Для цитирования: Коротких М.О., Ткачев A.B. Химическое профилирование Papaver kuvajevir. определение содержания таксифиллина - основного цианогенного гликозида Химия растительного сырья. 2018. №2. С. 71-75. DOI: 10.14258/jcprm.2018023506
Korotkikh M.O.*, Tkachev A.V. CHEMICAL PROFILING OF PAPAVER KUVAJEVII: DETERMINATION OF THE MAIN CYANOGENIC GLYCOSIDE - TAXIFILLIN
Novosibirsk Institute of Organic Chemistry. NN. Vorozhtsov SB RAS, pr. Acad. Lavrentieva, 9, Novosibirsk, 630090 (Russia), e-mail: [email protected]
The complex of plant metabolites as a set of certain substances can be characterized by chemical and physicochemical methods of analysis. A chemical characteristic involves the identification of a set of individual substances - chemical markers unique to a selected plant object, and the entire visible set of components as a characteristic profile - a "chemical fingerprint".
The object of the study is the poppy of Kuvaev (Papaver kuvajevii). A new kind of poppy, described in 2003. Endemic. Perennial. It grows in the steppe belt on the slopes of the mountains, rocks, screes, pasture steppes. Blossoms in May - August. Seed multiplication June - September.
In this paper, a scheme of extraction procedures for the spectroscopic profiling of the Kuvaev poppy has been developed. The crushed air-dry aerial part of the plant (without capsules) was extracted in the Soxhlet apparatus sequentially with solvents (in order of increasing their polarity). IR, NMR *H and 13C profiles were recorded for each extract. The content of taxifillin in the sample is determined by quantitative NMR analysis (q-NMR).
Keywords: spectroscopic profiling, extraction, Papaver kuvajevii, taxifillin, qNMR.
References
1. World Health Organization WHO Library Cataloguing-in-Publication Data - s.l.: Quality control methods for herbal materials, 1998.
2. Giri L., Andola H.C., Kant Purohit V., Rawat M.S.M., Rawal R.S., Bhatt I.D. Research Journal of Phytochemistry, 2010, vol. 4, no. 4, pp. 234-241.
3. Tistaert C., DejaegherB., Heyden Y.V. Analytica ChimicaActa, 2011, vol. 690, pp. 148-161.
4. Wu H., Guo J., Chen S., Liu X., Zhou Y., Zhang X., Xu X. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2013, vol. 72, pp. 267-291.
5. Krishnan P., Kruger N.J., Ratcliffe R.G. Journal of Experimental Botany, 2005, vol. 56, pp. 255-265.
6. Colquhoun I.J. Journal of Pesticide Science, 2007, vol. 32, pp. 200-212.
7. Kim H.K., Choi Y.H., Verpoorte R. Nature protocols, 2010, vol. 5, pp. 536-549.
8. Eisenreich W., Bacher A. Phytochemistry, 2007, vol. 68, pp. 2799-2815.
9. Shaulo D., Sonnikova A. Turczaninowia, 2003, vol. 6, no. 4, pp. 5-6.
10. Korotkikh M.O., PankrushinaN.A., Sal'nikova O.I., Sonnikova A.E. Chemistry of Natural Compounds, 2015, vol. 51, pp. 803-804.
11. Sotirhos N., Herslof B., Kenne L. Journal of Lipid Research, 1986, vol. 27, pp. 386-392.
12. Hatzakis E., Koidis A., Boskou D., Dais P. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2008, vol. 56, pp. 62326240.
13. Miller RE., Tuck K.L. Phytochemistry, 2013, vol. 92, pp. 146-152.
14. Chang J., Zhang Y. Process Biochemistry, 2012, vol. 47, pp. 195-200.
15. Mao C.-H., Blocher J., Anderson L., Smith D. Phytochemistry, 1965, vol. 4, pp. 297-303.
16. Seigler D.S., Pauli G.F., Frohlich R.,Wegelius E., Nahrstedt A., Glander K.E., Ebinger J.E. Phytochemistry, 2005, vol. 66, pp. 1567-1580.
17. Pauli G.F. Phytochemical Analysis, 2001, vol. 12, pp. 28^12.
18. Wishart D.S. Trends in Analytical Chemistry, 2008, vol. 27, pp. 228-237.
19. Chauthe S.K, Sharma R.J., Aqil F., Gupta R.C., Singh LP. Phytochemical Analysis, 2012, vol. 23, pp. 689-696.
Received December 13, 2017 Revised January 26, 2018
For citing: Korotkikh M.O., Tkachev A.V. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2018, no. 2, pp. 71-75. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2018023506
Corresponding author.
