CC BY
142
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 664.592 +664.66.022.39
В. А. Артемьева, Т. А. Ямашев, Т. А. Панкратова, К. С. Полтанова, О. А. Решетник
ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНЫХ И АНТИРАДИКАЛЬНЫХ СВОЙСТВ
ЭКСТРАКТОВ КОРНЕЙ И КОРНЕВИЩ ДЕВЯСИЛА (INULA L.)
Ключевые слова: корни и корневища девясила, Inula L., антиоксидантная активность, антирадикальная активность.
Исследованы антиоксидантные и антирадикальные свойства извлечений корней и корневищ девясила, приготовленных на дистиллированной воде и растворе этанола 70 об. %. Показано, что водные и этанольные экстракты проявляли приблизительно одинаковую антиоксидантную активность, но на антиоксидантные свойства водных экстрактов отрицательно повлияло измельчение сырья и увеличение продолжительности экстракции. Антирадикальная активность этанольных экстрактов девясила была значительно выше по сравнению с водными извлечениями.
Key words: roots and rhizomes of elecampane, Inula L., antioxidant activity, antiradical activity.
Were investigated antioxidant and antiradical properties of extracts of roots and rhizomes of elecampane prepared on distilled water and a solution of ethanol of 70 vol. %. It was shown that aqueous and ethanol extracts exhibited similar antioxidant activity, but the antioxidant properties of water extracts were adversely affected by crushing of raw materials and prolonged extraction. Antiradical activity of ethanol extracts of elecampane was significantly higher in comparison with water extracts.
Введение
Антиоксиданты являются жизненно важными веществами, которые обладают способностью защищать организм от повреждений, вызванных окислительным стрессом. Часть антиоксидантов организм получает с пищей, наиболее богаты ими фрукты, овощи, чай [1]. Источниками антиоксидантов являются многие лекарственные растения, в связи, с чем они широко применяются в медицине как профилактические средства для поддержания организма при тяжелых стрессовых нагрузках, а также для облегчения протекания различных заболеваний. К числу таких растений относится девясил [2].
Девясил (Inula L.) - многолетнее лекарственное растение из семейства Сложноцветных (Asteraceae), широко распространенное в природе. Известно более ста видов девясила, произрастающих в Европе и Азии. В природе он встречается во влажных местах по берегам ручьев, рек и других водоемов. Девясил также направленно культивируют как лекарственное растение [2].
Девясил с древнейших времен известен своими лечебными и кулинарными свойствами. Корни и корневища обладают специфическим сладковатым запахом и горьковатым жгучим вкусом. В пищевой промышленности девясил используют при изготовлении кондитерских изделий и напитков. Эфирное масло, содержащееся в корнях и корневищах, применяют для ароматизации рыбных и кулинарных изделий. В медицине препараты девясила применяются в качестве
противовоспалительных средств при лечении легочных и кишечных заболеваний. Многочисленные биологически активные вещества, девясила придают ему мочегонное, желчегонное,
отхаркивающие [3], антимикробное и противогельминтное действие [4, 5, 6].
Корни девясила содержат до 5 % эфирного масла с сесквитерпеновыми лактонами (главным образом алантолактон [7] и изоалантолактон), производные тимола, тритерпены, стерол [8], гидроксикоричные кислоты (кофеиновая, хлорогеновая, феруловая, гидроксибензойная и др.) [9], различные флавоноиды (эпикатехин, катехин галлат, рутин, кверцетин) [9, 10, 11], аскорбиновую кислоту [7], камфору, хамазулен, воски [12], кислые (пектины) и нейтральные (инулин) полисахариды [13], кумарины и сапонины [11].
У алантолактона и изоалантолактона обнаружены гепатопротекторное,
антипролиферативное, противоопухолевое,
противоспалительное и противомикробное действия, а также способность активировать действие детоксицирующих ферментов в клетках печени [14].
Основным углеводом в корнях девясила является инулин, содержание которого в полисахаридном комплексе корней и корневищ девясила может достигать до 44 % [13]. Инулин относится к растворимым пищевым волокнам и обладает пребиотическим действием, так как не усваивается в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, он стимулирует рост бифидо- и лактобактерий, что способствует улучшению пищеварения, иммуномодулирующему эффекту и эффективному усвоению кальция в толстом кишечнике [15].
Экспериментальная часть
Целью настоящей работы являлось исследования антиоксидантной и антирадикальной активности водных и этанольных извлечений корней девясила, полученных различными методами.
В работе использовали корневища и корни девясила (Inulae rhizomata et radices) производства ОАО «Красногорсклексредства», Московская область, г. Красногорск.
Подготовку материала проводили по двум вариантам. В первом из них корни предварительно измельчали на лабораторной мельнице ЛЗМ-1 до порошкообразного состояния, а во втором -экстракции подвергали товарную форму корней, представляющую собой кусочки с размерами сторон примерно 5-7 мм.
Для приготовления водных извлечений навеску измельченных корней засыпали в колбу, заливали дистиллированной водой в соотношении 1:10 и помещали колбу в кипящую водяную баню на 15 мин (настой) и 30 мин (отвар) постоянно перемешивая. После извлечения колб из водяной бани настой выдерживали при комнатной температуре в течение 45 мин, а отвар в течение 10 мин [16].
Приготовление этанольных экстрактов осуществляли следующим образом: навеску измельченных корней девясила заливали кипящим 70 % раствором этилового спирта в соотношении 1:10 и проводили экстракцию при температуре 70 °С в течение часа при постоянном перемешивании на магнитной мешалке с нагревателем. Приготовленные водные и этанольные извлечения отфильтровывали через фильтр с размером пор 0,45 мкм и использовали фильтраты для определения антиоксидантных и антирадикальных свойств.
Антиоксидантную активность извлечений из корней девясила определяли
спектрофотометрическим феррицианидным
методом согласно Lertittikul W. с соавт. [17]. Редуцирующую силу выражали относительно контроля - 0,01 % раствора аскорбиновой кислоты.
Антирадикальную активность определяли спектрофотометрическим методом, предложенным Brand-Williams W. с соавт., основанным на использовании свободного стабильного радикала 2,2-дифенил-1 -пикрилгидрозила. Антирадикальную активность экстрактов выражали в мкмоль/л Trolox-Equivalent - условных единицах, соответствующих активности известной концентрации синтетического антиоксиданта Trolox [18].
Результаты и их обсуждение
Известно, что химический состав экстрактов зависит от метода экстрагирования, типа и полярности экстрагента, способа предварительной подготовки сырья и условий проведения экстракции. Для экстракции среднеполярных и полярных соединений, таких как флавоноиды, фенольные кислоты, полисахариды и сахара используются, в зависимости от природы выделяемых веществ, растворы этанола, метанола, ацетона и вода. В качестве экстрагентов в нашей работе были использованы дистиллированная вода и 70 % раствор этилового спирта, как рекомендуемые Государственной фармакопеей Российской Федерации для приготовления жидких лекарственных форм из растительного сырья.
Концентрацию раствора этанола принимали, руководствуясь рекомендациями по экстракции флавоноидов представленными в работах Митрофановой И.Ю. с соавт. [9] и Никитиной В.С. с соавт. [19].
На первом этапе работы были исследованы антиоксидантные свойства приготовленных экстрактов. Результаты представлены на рис. 1.
о/о 250 200 150 100 50 О
1 2 3 4 5 6 7 Рис. 1 - Антиоксидантная активность извлечений из корней девясила: 1 - водный настой измельченных корней; 2 - водный настой неизмельченных корней; 3 - водный отвар измельченных корней; 4 - водный отвар неизмельченных корней; 5 - этанольный экстракт измельченных корней; 6 - этанольный экстракт неизмельченных корней; 7 -аскорбиновая кислота 0,01 % раствор
Полученные данные показывают, что природа экстрагента не оказывала существенного влияния на антиоксидантную активность экстрактов. На свойства водных экстрактов некоторое влияние оказывало предварительное измельчение сырья, а именно после проведения данной операции антиоксидантная активность извлечений из него была ниже, чем у аналогичных препаратов, приготовленных из неизмельченных корней, при этом на антиоксидантные свойства этанольных экстрактов измельчение практически не повлияло.
Таким образом, измельчение сырья способствовало трансформации части
антиоксидантных соединений девясила в водной среде с потерей их активности.
Продолжительности контакта корней девясила с водой также оказывала влияние на антиоксидантную активность препаратов, так настои обладали несколько большей антиоксидантной активностью по сравнению с отварами. Это свидетельствует, что антиоксидантные соединения девясила
представляют собой термолабильные вещества, которые легко деградируют при нагревании.
Девясил богат флавоноидами и фенольными соединениями, которые проявляют множественные биологические эффекты, включая защиту от свободных радикалов. В связи с чем было исследовано влияние природы растворителя на антирадикальную активность экстрактов корней девясила. Результаты исследования представлены на рис. 2.
Рис. 2 - Антирадикальная активность извлечений из корней девясила: 1 - водный настой измельченных корней; 2 - водный настой неизмельченных корней; 3 - водный отвар измельченных корней; 4 - водный отвар неизмельченных корней; 5 - этанольный экстракт измельченных корней; 6 - этанольный экстракт неизмельченных корней
Картина антирадикальных свойств экстрактов девясила несколько отличалась от антиокислительной активности, так, в частности, здесь наибольшее значение показателей было у этанольных экстрактов измельченных корней. При этом измельчение способствовало лучшей экстракции антирадикальных соединений этанолом, но не водой.
Более выраженная антирадикальная активность этанольных экстрактов корней и корневищ девясила, по сравнению с водными, вероятно, связана с меньшей полярностью антирадикальных соединений девясила, благодаря чему они лучше растворяются в 70 об. % растворе этилового спирта. Так, многие гидроксикоричные и
гидроксибензойные кислоты, обнаруженные в корнях девясила [10] и обладающие антирадикальными свойствами, лучше растворяются в спиртах чем в воде [20, 21]. Растворимость флавоноидов также повышается с увеличением мольной доли спиртов в их смесях с водой [22, 23].
Таким образом, по результатам данной работы можно сказать, что этанольные экстракты корней девясила являются более перспективными источниками антиоксидантов для пищевой промышленности, чем водные.
Литература
1. А.В. Соколова, О.Б. Иванченко, Р.Э. Хабибуллин, Вестник технологического университета, 19, 24, 157159 (2016)
2. N. Petkova, R. Vrancheva, D. Mihaylov, BioSci. Biotechnol, 4 , 1 , 101-107 (2015)
3. В.Н. Бубенчикова, А.В. Азарова, Научные ведомости. Серия Естественные науки, 15/2, 9, 189-191 (2011)
4. T. Konishi, Y. Shimada, T. Nagao, H. Okabe, T. Konoshima, Biol. Pharm. Bull, 25, 10, 1370-1372 (2002)
5. A. Stojakowska, K. Michalska, J. Malarz, Phytochem Anal.,
17, 3, 157-161 (2006)
6. Y. Huo, H. Shi, M.Y. Wang, X.B. Li., Pharmazie, 63, 10, 699-703 (2008)
7. П.Б. Лубсандоржиева, С.В. Петрова, Н.Б. Болданова, Л.Н. Шантанова, Сибирский медицинский журнал, 4, 125-127 (2011)
8. A. Trendafilova, C. Chanev, M. Todorova, Pharmacogn. Mag, 6, 23, 234-237 (2010)
9 И.Ю. Митрофанова, А.В. Яницкая, В.В. Гукасова, Научные ведомости. Серия Медицина. Фармация, 25, 4, 244-249 (2014)
10. I. Spiridon, C.B. Nechita, M. Nicuiaua, M. Silion, A. Armatu, C.-A. Teacä, R. Bodоrläu, Central European Journal of Chemistry, 11, 10, 1699-1709 (2013)
11. С .А. Матасова, Н.А. Митина, Г.Л. Рыжова, Д.О. Жуганов, К.А. Дычко, Химия растительного сырья, 2, 119-123 (1999)
12. M. Canadanovic-Brunet, S. Silas, G. Cemkovic, V. Tumba, APTEFF, 33, 127-134 (2010)
13. А.П. Корж, А.М. Гурьев, М.В. Белоусов, М.С. Юсубов, Химия растительного сырья, 4, 259-264 (2011)
14. N.J. Lawrence, A.T. McGown, J. Nduka, J.A. Hadfield, R.G. Pritchard, Bioorg. Med. Chem. Lett., 11, 3, 429-431 (2001)
15. T. Barclay, M. Ginic-Markovic, P. Cooper, N. Petrovsky, Journal Excipients & Food Chemistry, 1, 3, 27-50 (2010)
16. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIIIиздание. Т. 2. Медгиз., Москва, 2015, С. 118-123. '
17. W. Lertittikul, S. Benjakul, M. Tanaka, Food Chemistry, 100, 2, 669-677 (2007)
18. W. Brand-Williams, M.E. Cuvelier, C. Berset, Food Science and Technology, 28, 1, 25-30 (1995)
19. В.С. Никитина, М.И. Абдуллин, Л.Т. Гайнанова, Вестник Башкирского университета, 17, 4, 1715-1720 (2012)
20. L. Zhang, X. Gong, Y. Wang, H. Qu, J. Chem. Eng. Data, 57, 7, 2018-2022 (2012)
21. A. Khoddami, M. A. Wilkes, T. H. Roberts, Molecules,
18, 2, 2328-2375 (2013)
22. R.S. Razmara, A. Daneshfar, R. Sahraei, J. Chem. Eng. Data, 55, 9, 3934-3936 (2010)
23. O. Ferreira, B. Schröder, S. Pinho, J. Chem. Eng. Data, 58, 9, 2616-2621 (2013)
© В. А Артемьева - аспирант кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; Т. А. Ямашев - к.т.н., доцент той же кафедры, [email protected]; Т. А. Панкратова - магистрант той же кафедры, [email protected]; К. С. Полтанова - магистрант той же кафедры, [email protected]; О. А. Решетник - д.т.н., проф., зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected].
© V. A Artemieva - postgraduate of the Department of Technology of Food Productions KNRTU, [email protected]; T. A. Yamashev - Candidate of Engineering Sciences (Ph.D.), Associated Professor of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, [email protected]; T. A. Pankratova - master student of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, [email protected]; K S. Poltanova - master student of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, [email protected]; O. A. Reshetnik - Doctor of Engineering Sciences, Full Professor, Head of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, [email protected].
