CC BY
219
УДК 615.015.14.322.:633.791
Г. М. Латыпова (к.фарм.н., доц.) , С. Ф. Шафикова (соискатель), Р. Я. Давлетшина (к.фарм.н., доц.), В. А. Катаев (д.фарм.н., проф.)
Исследование эфирного масла сырья хмеля обыкновенного
Башкирский государственный медицинский университет, кафедра послевузовского и дополнительного профессионального фармацевтического образования ИПО 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3; тел. (3472) 2726067, e-mail: [email protected]
G. M. Latypova, S. F. Shafikova, R. Ya. Davletshina, V. A. Kataev
The study of the essential oils obtained from Humulus lupulus L. raw material
Bashkir State Medical University 3, Lenina Str, 450000, Ufa, Russia; ph. (347) 2726295, е-mail: [email protected]
Получено эфирное масло из листьев хмеля обыкновенного, определено количественное содержание. Методом газовой хроматографии с хромато-масс-спектрометрическим детектированием изучен качественный состав эфирного масла, представленный сесквитерпеновыми соединениями, производными нафталена, бензойной кислоты и кариофиллена оксидом. В листьях хмеля обыкновенного впервые идентифицированы специфические для соплодий хмеля компоненты эфирных масел -кубебен, кариофил-лен, -кариофиллен и -гумулен.
Ключевые слова: газовая хроматография с хромато-масс-спектрометрическим детектированием; а-гумулен; а-кариофиллен; качественный состав; а-кубебен, кариофиллен; эфирное масло из листьев хмеля обыкновенного.
Поиск дешевых и доступных сырьевых источников лекарственных растений для расширения сырьевой базы РФ является актуальной задачей. В этом аспекте заслуживает внимания изучение производственных отходов сырья хмеля обыкновенного — листьев, имеющих большую вегетативную массу.
Растения рода ИитиН Ь. широко распространены во флоре РФ. Соплодия хмеля обыкновенного (ИитиН ¡ириН Ь.) изучены достаточно подробно и широко применяются в официнальной и народной медицине в качестве седативного, антимикробного, мочегонного, противовоспалительного средства при лечении гастритов, циститов, уретритов, заболеваний почек, печени и желчного пузыря. Используется сырье хмеля обыкновенного в пищевой и пивоваренной промышленности, в пекарном производстве.
Дата поступления 05.05.13
Essential oil has been obtained from the foliage of Humulus lupulus L. and its quantitative amount has been determined. By means of gas chromatography with chromate-mass-spectroscopic detection the qualitative composition of the essential oil which comprises sesquiterpene compounds, naphtalene derivatives, benzoic acid and caryophyllene oxide has been studied. Specific for Humulus lupulus L. infructescence components of essential oils such as a-kubeben, caryophyllen, -caryophyllen and -humulen have been identified for the first time.
Key words: essential oil obtained from the foliage of Humulus lupulus L.; qualitative composition; a-caryophyllen; a-humulen; gas chromatography with chromate-mass-spectro-scopic detection.
В настоящее время в медицинской практике применяют соплодия культивируемых (независимо от сорта) или дикорастущих растений. В РФ товарное производство хмеля сосредоточено в Чувашской Республике, Марий Эл, Алтайском крае, хмельники также заложены в Республике Башкортостан. Перспективными для изучения являются листья хмеля обыкновенного, которые используются ограниченно, например, для приготовления салатов, в народной медицине — в качестве седативного средства, так как недостаточно изучен их химический состав и биологическая активность.
Таким образом, углубленное фармакогно-стическое изучение листьев хмеля обыкновенного культивируемых сортов и дикорастущего вида становится целесообразным для оптимизации переработки сырья хмеля, выявления возможности комплексного использования в медицинской практике и пищевой промышленности.
Ранее нами изучен состав фенольных соединений листьев хмеля обыкновенного. Впервые в листьях хмеля обыкновенного определено присутствие 15 соединений фенольной природы: флавоноидов (лютеолин-7-глюкозид, гиперозид, лютеолин-7-гликозид, рутин, лютеолин), кумарина, фенолкарбоновых кислот (галловая, хлорогеновая, цикоревая, кофейная, неохло-рогеновая, феруловая, коричная), дубильных веществ (танин, эпигаллокатехингаллат) 1.
Актуальной задачей фитохимического исследования является полное извлечение из сырья ценных биологически активных веществ (БАВ), каковыми в сырье хмеля являются эфирные масла. Качественный состав и фармакологическая активность эфирных масел соплодий хмеля изучены достаточно хорошо, именно эта группа БАВ определяет седатив-ное, спазмолитическое, противовоспалительное действие сырья и препаратов на его основе.
Целью настоящей работы явилось исследование эфирного масла, выделенного из листьев и соплодий хмеля обыкновенного.
Материалы и методы
Объектом исследований явились образцы листьев и соплодий хмеля обыкновенного горько- ароматического сорта «Крылатский», культивируемых на территории Чувашии (предоставленные ОАО «Агрофирма «Ресурсы», г. Чебоксары. Эфирное масло получали перегонкой с водяным паром по ГФ-XI.
Пробы анализировали в системе хроматограф-масс-спектрометр-ЭВМ, состоящей из газового хроматографа Hewlett-Paccard 5890, масс-селективного детектора MSD HP-5973 А и системы обработки данных «HP Chem Station», содержащей библиотеку масс-спектров на 250 тыс. соединений 1. Разделение компонентов смеси проводилось в соответствии с рекомендациями каталога Hewlett-Paccard, Chemical Analysis Columns and Supplies (2002—2003 гг., р.169). Кварцевая капиллярная колонка HP — 5 MS 30 м х 0.25 мм х 0.33 ммк с привитой фазой 5% фе-нилметилсиликона и 95% диметилполисилокса-на, толщина привитой фазы 0.33 ммк, при программировании температуры от 100o до 300o со скоростью нагрева 10o в мин. Температура инжектора 280 0С, температура интерфейса 290 0С, температура масс-селективного детектора 250 0С. Скорость газа-носителя (гелия) 1 мл/мин. Объем вводимой пробы с помощью автосамплера 1 мкл. Сброс отсутствует. Давление в инжекторе программируется с 8.8 psi до 22.0 psi. Масс-спектры получали при ионизации электронным ударом
70 eV, сканировании спектров от 38 до 450 а.е.м. со скоростью 2 спектра в секунду.
Идентификацию компонентов проводили
по полным масс-спектрам с использованием
PBM (Probabalite Based Matching), входящей
в комплект системы, а также интерпретации
масс-спектров на основании спектро-структур-" 2
ных корреляции 2 и построения селективных ионных масс-хроматограмм по отдельным характеристическим ионам. Количественное определение осуществляли по площади пиков на масс-хроматограмме и их отношению к полному ионному току (TIC).
При обработке данных фиксировали следующие показатели: названия соединении; времена удерживания; величины количественного вклада в смесь; индекс сходства (Match qulity) библиотечного и полученного спектров. Если индекс сходства (Match qulity) составлял более 90%, то это свидетельствовало об очень хорошем совпадении спектров и, в принципе, последующий анализ спектров был не нужен. В остальных случаях обращали внимание на такие показатели, как коэффициент тождественности, различие «идеального совпадения» и коэффициента тождественности, меру чистоты спектра, коэффициент загрязненности, величину надежности, взаимную корреляцию.
Экспериментальная часть
Определение количественного содержания эфирного масла проводилось перегонкой с водяным паром по ГФ-XI в трех повторностях, результаты представлены в табл. 1. Результаты исследования содержания эфирного масла обработаны статистически согласно ГФ-XI. Ошибка единичного определения с 95% вероятностью не превышает 5% для всех образцов сырья.
Таким образом, содержание эфирного масла в исследуемых образцах хмеля, определяемое данной методикой, составляет в листьях — 0.35%, а в соплодиях хмеля — 1.14%.
Эфирное масло извлекали из приемника и использовали для дальнейшего исследования. Полученное эфирное масло представляло собой светло-зеленую жидкость с приятным характерным ароматом.
При анализе соединений терпеновой природы учитывали аналитические параметры компонентов эфирных масел, разработанные для идентификации моно- и сесквитерпеновых углеводородов 3. Опираясь на наилучшие значения вышеперечисленных показателей спектров и учитывая результаты масс-спектромет-рического изучения процессов диссоциации
Таблица 2
Компонентный состав эфиромасличного комплекса листьев хмеля обыкновенного
Таблица 1
Метрологическая характеристика метода количественного определения эфирного масла в сырье хмеля обыкновенного
N f x ср. S2 S P, % t (P, f) Д x E, %
Листья хмеля обыкновенного
6 5 0.35 0.00001602 0.004003 95 2.57 0.00420 1.2
Соплодия хмеля обыкновенного
6 5 1.14 0.0004262 0.02064 95 2.57 0.02166 1.9
№ п/ п Название соединения Время удерживания, мин Содержание в смеси, % Степень совпадения с библиотечным масс-спектром, %
1 а-кубебен 5.94 0.42 94
2 Кариофиллен 6.21 2.77 99
3 а-кариофиллен 6.39 1.52 97
4 а-гумулен 6.39 1.52 96
5 Нафтален, 1,2,3,4,4а,5,6,8а-октагидро-7-метил-4-метилен-1-(1-метилэтил) 6.46 0.98 98
6 Нафтален, декагидро-4а-метил-1-метилен-7(1-метилэтилиден) 6.60 0.59 96
7 2(4Н)-Бензофуранон,5,6,7,7а-тетрагидро-4,4,7а-триметил 6.82 0.54 98
8 Кариофиллена оксид 7.06 0.92 94
3
сесквитерпенов 3, нам удалось однозначно идентифицировать компонентный состав эфи-ромасличной фракции, выделенной из изучаемых образцов.
Результаты исследования эфирного мас-лы, выделенного из листьев и соплодий хмеля обыкновенного, представлены в табл. 2—4 и на рис. 1—6.
Анализируя полученные данные, можно отметить, что в эфиромасличной фракции листьев хмеля обыкновенного идентифицировано 8 соединений. В табл. 2 указаны соединения, идентифицированные с вероятностью более 90%.
В листьях хмеля обыкновенного идентифицированы сесквитерпены кариофиллен, а-кари-офиллен, а-гумулен и кариофиллена оксид, являющиеся характерными соединениями для соплодий хмеля, именно они составляют в количественном выражении большую часть терпеноидной фракции. Использование программного обеспечения AMDIS (Automated Mass Spectral Deconvollution and Identification System) позволяет идентифицировать соединения, перекрытые другими компонентами в хро-матографическом пике 4'5. Из других соединений сесквитерпеновой природы идентифицированы а-кубебен, призводные нафталена и бензойной кислоты. Из производных нафталена наиболее значимым в количественном выражении является нафтален 1,2,3,4,4а,5,6,8а-окта-гидро-7-метил-4-метилен-1-(1-метилэтил), содержание которого составляет 0.98%.
В результате проведенных исследований в соплодиях хмеля обыкновенного идентифицированы сесквитерпен 2-ундеканон, трицикли-ческие сесквитерпены — копаен, а-кубебен, ка-риофиллен, -кариофиллен и -гумулен, что согласуется с литературными данными. а-Ка-риофиллен, -гумулен и кариофиллен в количественном выражении составляют большую часть терпеноидной фракции, их содержание составляет 1.97%, 1.97% и 0.92% соответственно. В соплодиях хмеля обыкновенного также идентифицированы 2 производных нафталена, наиболее значимым в количественном выражении является нафтален, декагидро-4а-метил-1-метилен-7-(1-метилэтинил), содержание которого составляет 2.60%.
Таким образом, сравнительный анализ эфиромасличных фракций изучаемых объектов показал более богатый состав сесквитерпено-вых соединений в соплодиях, чем в листьях хмеля обыкновенного (в соплодиях идентифицировано 6 соединений, а в листьях — 4).
Анализ показал, что общими, специфическими для соплодий и листьев хмеля, сескви-терпеновыми соединениями являются -кубе-бен (в листьях — 0.42%, в соплодиях — 0.26%), кариофиллен (в листьях — 2.77%, в соплодиях — 0.92%), а-кариофиллен (в листьях — 1.52%, в соплодиях — 1.97%), а-гумулен (в листьях — 1.52%, в соплодиях — 1.52%), которые и составляют в количественном выражении большую часть терпеноидной фракции.
Рис. 1. Хроматограмма компонентного состава эфирного масла листьев хмеля обыкновенного
Рис. 2. Масс- спектр и структура кариофиллена
Рис. 3. Масс-спектр и структура а-кариофиллена
Рис. 4. Хроматограмма компонентного состава эфирного масла соплодий хмеля обыкновенного
Рис. 5. Масс-спектр и структура копаена
Рис. 6. Масс-спектр и структура а-кубебена
Таблица З
Компонентный состав эфиромасличного комплекса соплодий хмеля обыкновенного
Таблица 4
Сравнительный анализ компонентного состава эфиромасличного комплекса листьев и соплодий хмеля обыкновенного
№ п/ п Название соединения Время удерживания, мин Содержание в смеси, % Степень совпадения с библиотечным масс-спектром, %
1 2-Ундеканон 5.3б 0.32 9J
2 Копаен 5.93 0.2б 99
3 а-кубебен 5.93 0.2б 98
4 Кариофиллен б.20 0.92 99
5 а-кариофиллен б.ЗВ 1.97 9J
б а-гумулен б.39 1.97 9J
J Нафтален, 1, 2, 3, 4, 4а, 5, б, Ва-октагидро-7-метил-4-метилен-1-(1-метилэтил) б.45 0.Вб 9J
В Нафтален, декагидро-4а-метил-1-метилен-7-(1-метилэтинил) б.55 2.б0 99
№ п/ п Название соединения Лист хмеля Соплодия хмеля
Время удерживания, мин Содержание в смеси, % Время удерживания, мин Содержание в смеси, %
1 2-Ундеканон — — 5.36 0.32
2 Копаен - - 5.93 0.26
3 а-кубебен 5.93 0.42 5.93 0.26
4 Кариофиллен б.21 2.JJ 6.20 0.92
5 а-кариофиллен б.39 1.52 б.ЗВ 1.97
б а-гумулен б.39 1.52 6.39 1.97
J Нафтален, 1,2,З,4,4а,5,б,Ва- октагидро-7-метил-4-метилен- 1-(1-метилэтил) б.4б 0.9В 6.45 0.В6
В Нафтален, декагидро-4а-метил-1-метилен-7(1-метилэтилиден) б.б0 0.59 6.55 2.60
9 2(4Н)Бензофуранон,5,б,7,7а-тетрагидро-4,4,7а-триметил б.В2 0.54 — —
10 Кариофиллена оксид J.06 0.92 — —
Специфические соединения, характерные для соплодий хмеля, 2-ундеканон и копаен в листьях хмеля не найдены. Также в изучаемых объектах были идентифицированы производные нафталена, их качественный состав одинаковый для листьев и соплодий (в листьях и соплодиях - 2 соединения). Кроме того, в листьях хмеля обыкновенного идентифицировано производное бензойной кислоты и карио-филлена оксид.
Литература
1. Латыпова Г. М., Шафикова С. Ф., Галимова Д. Ф. // Традиционная медицина.- 2011.- Т.28, №5.- С.243.
2. Лебедев А. Т. Масс-спектрометрия в органической химии.- М.: БИНОМ, 2003.- 493 с.
3. Зенкевич И. Г. // Растительные ресурсы.-1997.- Т.33, вып.1. — С.16.
4. Hill H. C., Read R. I., Robert-Lopes M.T. // J. Chem. Sol.- 1968.- №1.- P.93.
5. Zhand W., Wu C. Li // Rapid Commun. Mass. Spectrom.- 2006.- V.20.- P.1563.
Таким образом, сравнивая полученные данные с литературными, можно сделать вывод, что в листьях и соплодиях хмеля обыкновенного присутствуют компоненты, имеющие диагностическое значение при исследовании подлинности их эфирных масел, такие как: а-кубебен, кариофиллен, а-кариофиллен и а-гумулен.
References
1. Latypova G. M., Shafikova S. F., Galimova D. F. //Tradicionnaja medicina.— 2011.— №5 (28).— S.243.
2. Lebedev A. T. Mass-spektrometrija v organicheskoj himii.- M.: BINOM, 2003.- 493 s.
3. Zenkevich I. G. // Rastitel'nye resursy.-1997.- T.33, vyp.1. — S.16.
4. Hill H., Read R. I., Robert-Lopes M. T. // J. Chem. Sol.- 1968.- №1.- P.93.
5. Zhand W., Wu C. Li. // Rapid Commun. Mass. Spectrom.- 2006.- V.20.- P.1563.
