CC BY
27
Medical & pharmaceutical
JOU RNAL "PU LSE
vi
2022. Vol. 24. № 6
E-ISSN 2686-6838
RESEARCH ARTICLE 3. Medical sciences УДК 615.32: 615.07
Corresponding Author: Tupa Bleona - graduate student of Peoples Friendship University ofRussia (RUDN University), Moscow
E-mail: [email protected]
© Tupa B., Uspenskaya E.V. - 2022
| Accepted: 23.06.2022
0о\\ 10.26787/г^Иа-2686-6838-2022-24-6-84-88
ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЙ И МИКРОЭЛЕМЕНТОГО СОСТАВА В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ ДЕРЕЗЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
Тупа Б., Успенская Е. В.
ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», г. Москва, Российская Федерация
Аннотация. В данной работе приводятся результаты оригинального исследования, посвященного определению элементного состава плодов и дисперсных характеристик извлечений (настоев) из плодов дерезы обыкновенной (Lycium barbarum L.) с целью разработки подходов к стандартизации перспективного растительного сырья. Дереза относится к отделу цветковых, классу - двудольных, семейству - пасленовых (Solanaceae), трибе - Lycieae. Объектами исследования выступили плоды дерезы обыкновенной - красные продолговато-яйцевидные или остроконечные ягоды, 818 мм длиной. Для определения потери в массе при высушивании (11,5%) плоды сушили в течение 4 часов при 60°C в печи BINDER FD. Высушенные до постоянной массы плоды дерезы обыкновенной анализировали методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) на содержание химических элементов. В плодах дерезы обыкновенной обнаружены элементы K, Cl, P, Ca, S, Fe, Cu, Zn, Br, при этом содержание (С,%) K характеризуется высокими значениями.. Плоды использовали, также, для приготовления водных извлечений, время выдерживания которых на кипящей водяной бане составило 15 мин, 30 мин, 60 мин и 90 минут. Дисперсные характеристики (гидродинамический радиус d, нм, дзета-потенциал & мВ, размерные спектры суб- и супрамикронных частиц) в образцах извлечений (настоев) из дерезы исследованы методом динамического (DLS) и малоуглового (LALLS) рассеяния лазерного света. Для удаления частиц супрамикронного диапазона извлечения пропускали через инертный мембранный фильтр (Millex GV, d (пор)=0,22 мкм). По данным метода DLS средний размер частиц варьируется от 254 нм до 557 нм в зависимости от времени инфузии (настаивания извлечения) и фильтрации. Настой с временем выдерживания 15 минут показал наименьший средний размер частиц, настой с временем выдерживания 90 минут - наибольший. При пропускании настоя через фильтры Millex размер уменьшается примерно в 2 раза. Все настои имеют значение индекса полидисперсности (PDI) менее 0,6 и характеризуются коллоидной стабильностью (дзета-потенциал от -23 до -27 мВ). Метод LALLS продемонстрировал присутствие во всех образцах приготовленных извлечений супрамикронных частиц диаметром до 50 мкм, содержание которых уменьшается после пропускания через 0,22 мкм системы Millex. Предложенные методы анализа дают возможность стандартизации перспективного растительного сырья для фармацевтического применения.
Ключевые слова: растительное сырье дерезы обыкновенной (Lycium barbarum), настои, динамическое светорассеяние (DLS), дзета-потенциал, индекс полидисперсности (PDI), микроэлементы, рентгенофлуоресцентный анализ.
Peoples Friendship University ofRussia (RUDN University), Moscow, Russian Federation
Abstract. This paper presents the original study results of the fruits elemental composition and the infusions dispersed characteristics of Lycium barbarum L. in order to develop approaches to the standardization ofpromising plant materials. The Lycium belongs to the flowering division, class - dicotyledonous, family - Solanaceae (Solanaceae), tribe - Lycieae. The Lycium fruits - red oblong-ovate berries, 8-18 mm. To determine the weight loss from drying (11.5%), the fruits were driedfor 4 hours at 60 °C in a BINDER FD oven. The driedfruits were analyzed by X-ray (XFA) for the content of chemical elements. The elements K, Cl, P, Ca, S, Fe, Cu, Zn, Br were found, with the K high values content (C,%). The fruits were also used to prepare water extracts, the holding time of which in a boiling water bath was 15, 30, 60 and 90 minutes. Dispersed characteristics (hydrodynamic radius d, nm, zeta potential mV, dimensional spectra of sub- and supramicron particles) in extracts were studied by DLS and LALLS methods. To remove the microns range particles from extracts there were used an inert membrane filter (Millex GV, d of pores = 0.22 Dm). The average particle size varies from 254 nm to 557 nm depending on the time of infusion and filtration. The 15 minutes infusion showed the smallest average particle size, the 90 minutes infusion - the largest ones. The infusion sizes decrease by about 2 times when passing through Millex filter. All infusions have a polydispersity index (PDI) value of less than 0.6 and are characterized by colloidal stability (zeta potential from -23 to -27 mV). The LALLS method demonstrated the presence of 50 Um particles, the content of which decreases after passing through 0.22 Dm system. The proposed methods of analysis make it possible to standardize promising plant raw materials for pharmaceutical use.
SPECIFICS OF EXTRACTS DISPERSION AND TRACE ELEMENT COMPOSITION DETERMINATION IN PLANT RAW MATERIALS OF LYCIUM BARBARIM
Tupa BUspenskaya E.V.
Включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК
при Министерстве образования и науки Российской Федерации —--—
2022. Vol. 24. № 6
Issue Doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6
E-ISSN 2686-6838
Key words: raw materials of Lycium barbarum (LB), infusions, dynamic light scattering (DLS), zetapotential, polydispersity index (PDI), X-ray fluorescence (XRF).
Введение. Растения рода дерезы (Lycium, волчья ягода, ягода годжи) имеют естественный ареал произрастания в Центральном Китае, однако активно индродуцируются в европейских странах и РФ. В середине 20 века начались активные исследования сырья дерезы с применением аналитического оборудования [1]. Авторы [2] сообщают об обнаружении высоких концентрации Ca, Mg, P, Fe, Zn, Cu, P и Se, принимающих участие в ряде метаболических процессов. Потенциальная польза использования плодов, корней и экстрактов дерезы обыкновенной (Lycium barbarum L.) в качестве компонента питания, включает проявление антиоксидантной активности, уменьшение сосудистых поражений, защиту зрения, печени [3]. Наиболее исследованными компонентами являются полисахариды гликопептидной структуры, а также каротиноиды, флавоноиды, аминокислоты, микроэлементы. Экстракт плодов и листьев L. barbarum были успешно исследованы с целью зеленого синтеза пищевых наночастиц на основе селена, серебра и липидов, которые характеризуются направленным действием в клетки-мишени или ткани [4]. В связи с этим представляет интерес изучение дисперсности настоев дерезы обыкновенной.
Цель настоящей работы-исследовать дисперсные характеристики настоев дерезы методами рассеяния лазерного света, а также элементный состав сушеных плодов L. barbarum методом рентгенофлуоресцентного анализа для разработки подходов стандартизации перспективного растительного сырья.
Материалы и методы. Плоды дерезы обыкновенной (L. Barbarum), собранные с интродуцированных растений, были приобретены в течение летнего сезона в Национальном парке Дивьяке-Караваста Западной Албании (N 48°13'23,2" E 25°11'42,0). Растительное сырье было идентифицировано по наиболее важным внешним ключевым признакам: форме жизни и типу плода.
Сушеные плоды дерезы обыкновенной были помещены в отдельные пластиковые пакеты и запечатаны под вакуумом для хранения и дальнейшего использования. Плоды использовали для приготовления образцов настоя, которые выдерживали на кипящей водяной бане в течение 15 мин, 30 мин, 60 мин и 90 минут с последующей фильтрацией [5].
Для определения потери в массе при высушивании навеску 2,000 г измельченных плодов сушили при 60°C в течение 4 часов в печи BINDER FD (Hielkema Testequipment B.V., Тутлинген, Германия).
Гидродинамический радиус и дзета-потенциал субмикронных частиц в настоях определяли с использованием оборудования Malvern Zetasizer ZSP (Malvern Panalytical, Великобритания). Настои фильтровали через субмикронный инертный мембранный фильтр (Millex GV 0,22 мкм, Merck Millipore, Великобритания).
Распределение надмикронных частиц настоя дерезы обыкновенной определяли на оборудовании MasterSizer 3600 E (Malvern, Великобритания) в диапазоне 0,5-188 мкм.
Количественный элементный анализ плодов дерезы обыкновенной был проведен с использованием рентгенофлуоресцентного
спектрофотометра Shimadzu EDX-7000 без минерализации (Shimadzu, Япония) на основе кремниевого дрейфового детектора с термоэлектрическим охлаждением и программным обеспечением PCEDX-Navi (Япония). В качестве стандартного эталонного материала использовалась образец NIST SRM 2976, изготовленный в MEL IAEA (МАГАТЭ) и аттестованный Национальным институтом стандартов и технологий (NIST, USA) [6].
Полученные данные были обработаны статистическими методами с использованием программных пакетов Origin Pro 9.1. Каждое значение представляет собой "среднее ±SD" (при n=3).
о
А
К CI Р Ca S Fe Си Zn Br Аналит
Б
2022. Vol. 24. № 6
Issue Doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6
E-ISSN 2686-6838
Рисунок 1 - Анализ элементов в сухом остатке образцов дерезы обыкновенной: А - единицы интенсивности, Б - концентрация элементов.
Figure 1 - X-ray fluorescence analysis of elements in the dry residue: А - intensity dependence, Б - dependence on the fraction of the element
Результаты и обсуждение. Потеря в массе при высушивании исследуемых плодов дерезы обыкновенной составила 11,5%. Полученный образец представлял собой крупнозернистый, оранжево-красного цвета порошок с приятным сладким ароматом.
На рисунке 1 представлены результаты определения химических элементов в порошке высушенных плодов. Для расчёта концентрации химического элемента применяли формулу:
^образец
С,
°бразец - Сстандарт * , стандарТ
Где Собразец
концентрация элемента в растении (мкг/г), Смоллюск - концентрация элемента в стандарте(мкг/г), Образец и 1сиандарт - интенсивность
флуоресценции.
Обращает на себя внимание высокая интенсивность сигнала рентгеновской флуоресценции для атомов К в образце (22,30 ± 0,005 %). Полученный результат согласуется с результатами других исследователей [7].
Результаты определения дисперсности настоев дерезы обыкновенной по данным метода БЬ8, представлены на рисунке 2.
астой 90мин_филть| ■Настой ЭОмин
астой 60мин_филтьр астой бОмин Настой 30мин_филтьр астой 30мин астой 15мин_филтьр Настой 15мин
~~ 0 100 1000 10000 Размер d, нм
Рисунок 2 - Распределение частиц по размерам в настоях дерезы при различных условиях настаивания и фильтрования.
Figure 2 - Particle size distribution in infusions of various conditions.
Рисунок 3 - Изменение дисперсных характеристик по данным метода LALLS. 1 и 3 - объемная концентрация, VC, % и лазерное затемнение, Obscuration (до фильтрования образцов извлечений, 2 и 4 -после фильтрования.
Figure 3 - Change of dispersed characteristics according to the LALLS method. 1 and 3 - volume concentration, VC,% and Obscuration (before filtering), 2 and 4 - after filtering.
Результаты показывают, что большую долю частиц составляют группы 400 до 600 нм (около 90%). Средний размер частиц варьировался от 254 нм до 557 нм в
2022. Vol. 24. № 6
Issue Doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6 —--—
E-ISSN 2686-6838
зависимости от времени настаивания и фильтрования. Настой 15 минут показал наименьший средний размер 433 нм, а настой 90 минут - наибольший 557 нм. При пропускании настоя через фильтры Millex размер уменьшается примерно в 2 раза. Мы предполагаем, что макромолекулы (полисахариды),
присутствующие в растении, не проходят через фильтр 0,.22 мкм. Значения индексов (PDI) колеблется от 0,34 до 0,60 и характеризуют монодисперсность препаратов. Все настои имеют отрицательное значение дзета-потенциала в диапазоне от -23 до -27 мВ, что указывает на коллоидную стабильность.
Методом LALLS продемонстрированы изменения дисперсных параметров в зависимости от времени настаивания (рис. 3).
Образец настоя 30 мин содержал частицы диаметром 8-50 мкм, объемная доля которых составляла от 2,7% до 5,9%. После фильтрации частицы диаметром 20,5 мкм присутствуют в значительной объемной доле (45,5%). Образец настоя 60 мин содержал частицы диаметром 23-28 мкм, объемная доля которых составляла около 31%. Лазерное затемнение, которое характеризует потерю интенсивности света при прохождении через образец в измерительной ячейке, составляет менее 5% во всех образцах.
Значения уменьшаются по крайней мере в два раза после фильтрации, что означает, что часть более крупных молекул осталась в фильтре, а инфузии более монодисперсные. Полученные результаты демонстрируют, что метод ЬЛЬЬ8 может быть использован для характеристики полидисперсности настоев лекарственного растительного сырья дерезы обыкновенной.
Выводы. Проведено комплексное исследование дисперсных и микроэлементных характеристик настоев дерезы обыкновенной (Ьусшш ЬагЬагцш Ь), полученных в разных условиях, методами ЬЛЬЬ8, а также РФА. Установлено, что время настаивания жидких образцов дерезы, а также пропускание через 0,22 мкм фильтры значительно влияют на их дисперсные характеристики - в образцах обнаруживаются частицы нанодиапазона с устойчивым значением дзета-потенциала. В высушенных плодах дерезы обыкновенной обнаружены К, С1, Р, Са, 8, Бе, Си, 2п и Бг. Результаты и методики проведенный исследований могут быть использованы для разработки подходов стандартизации и контроля качества перспективного растительного сырья дерезы.
REFERENCES
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
[1]. Systematic Review of Chemical Constituents in the Genus Lycium (Solanaceae) / D. Qian, Y. Zhao, G. Yang, L. Huang // Molecules - 2017 - Vol. 22. - P. 911-944.
[2]. Concentrations of minerals, soluble solids, vitamin C, carotenoids and toxigenic elements in organic goji berries (Lycium barbarum L.) cultivated in Lithuania / J. Kulaitiene, N. Vaitkeviciene, E. Jariene, J. Cerniauskiene, M. Jeznach, Paulauskiene A. // Biological Agriculture & Horticulture - 2020 - Vol. 36. - P. 130-140.
[3]. Goji Berry: Health Promoting Properties. A review / P. Skenderidis, S. Leontopoulos, D. Lampakis // Nutraceuticals. - 2022 - Vol. 2. - P. 32-48.
[4]. Song P., Zhou F., Li F., Han Z., Wang L., Xu J., Zhang Bo, Wang M., Fan J., Zhang B. Superfine pulverisation pretreatment to enhance crystallinity of cellulose from Lycium barbarum L. leaves / Carbohydrate Polymers. -2021 - Vol. 253. P - 117207.
[5]. 0FS.1.4.1.0018.15 Nastoi i otvary. Vzamen st. GF XI izdanija, 1986.
[6]. Makarova, M.P. Makarova M.P., Syroeshkin A.V., Maksimova T.V., Matveeva I.S., Pleteneva T.V. Features of Microelements Express-determination in Medicinal and Nonoficinal Plants by X-Ray-Fluorescence Analysis. Drug development & registration. - 2019 - Vol. 8 - P. 9397 (In Russ.).
[7]. Montesano, D. Italian Lycium barbarum L. Berry: Chemical Characterization and Nutraceutical Value / D. Montesano, G. Rocchetti, L. Cossignani, L. Lucini, M.S. Simonetti, F. Blasia // Natural Product Communications -2018 - Vol. 13-P. 1151-1156.
Systematic Review of Chemical Constituents in the Genus Lycium (Solanaceae) / D. Qian, Y. Zhao, G. Yang, L. Huang // Molecules - 2017 - Vol. 22. - P. 911-944. Concentrations of minerals, soluble solids, vitamin C, carotenoids and toxigenic elements in organic goji berries (Lycium barbarum L.) cultivated in Lithuania / J. Kulaitiene, N. Vaitkeviciene, E. Jariene, J. Cerniauskiene, M. Jeznach, Paulauskiene A. // Biological Agriculture & Horticulture - 2020 - Vol. 36. - P. 130-140. oji Berry: Health Promoting Properties. A review / P. Skenderidis, S. Leontopoulos, D. Lampakis // Nutraceuticals. - 2022 - Vol. 2. - P. 32-48. Song P., Zhou F., Li F., Han Z., Wang L., Xu J., Zhang Bo, Wang M., Fan J., Zhang B. Superfine pulverisation pretreatment to enhance crystallinity of cellulose from Lycium barbarum L. leaves / Carbohydrate Polymers. -2021 - Vol. 253. P - 117207.
0ФС.1.4.1.0018.15 Настои и отвары. Взамен ст. ГФ XI издания, 1986.
Особенности экспресс-определения микроэлементов в лекарственных и неофицинальных растениях / М.П. Макарова, А.В. Сыроешкин, Т.В. Максимова, И.С. Матвеева, Т.В. Плетенёва // Разработка и регистрация лекарственных средств. - 2019 - Vol. 8 - P. 93-97. Italian Lycium barbarum L. Berry: Chemical Characterization and Nutraceutical Value / D. Montesano, G. Rocchetti, L. Cossignani, L. Lucini, M.S. Simonetti, F. Blasia // Natural Product Communications - 2018 - Vol. 13 - P. 1151-1156.
Author Contributions. Tupa B.— performing the experimental part, writing the text; Uspenskaya E. V.— planning the experiment.
2022. Vol. 24. № 6 Issue Doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6 E-ISSN 2686-6838 ..........................................................................................................................................................................................— —■...........................................................................................................................................................................................
Conflict of Interest Statement. The authors declare no conflict of interest. Tupa B. — ORCID ID: 0000-0003-0291-6285
Uspenskaya E. V.— SPIN ID: 6729-8280; ORCID ID: 0000-0003-2147-8348
For citation: Tupa B., Uspenskaya E.V. SPECIFICS OF EXTRACTS DISPERSION AND TRACE ELEMENT COMPOSITION DETERMINATION IN PLANT RAW MATERIALS OF LYCIUM BARBARIM. Medical & pharmaceutical journal "Pulse". -2022;24(6): 84-88. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6-84-88.
Вклад авторов. Тупа Б. — выполнение экспериментальной части, написание текста; Успенская Е.В.— планирование эксперимента.
Заявление о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Тупа Б. —ORCID ID: 0000-0003-0291-6285
Успенская Е.В. — SPIN ID: 6729-8280; ORCID ID: 0000-0003-2147-8348
Для цитирования: Тупа Б., Успенская Е. В. ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЙ И МИКРОЭЛЕМЕНТОГО СОСТАВА В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ ДЕРЕЗЫ ОБЫКНОВЕННОЙ // Медико-фармацевтический журнал "Пульс". 2022. - Т. 24. № 6. - С. 84-88. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2022-24-6-84-88.
