ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ АНТРАХИНОНОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 547.673

Амангулыев М.Б.

Старший преподаватель, канд. хим. наук Кафедра «Неорганической и аналитической химии», Туркменский государственный университет имени Махтумкули

Туркменистан, Ашхабад

Байсахедова О. Г.

Преподаватель, Кафедра «Неорганической и аналитической химии», Туркменский государственный университет имени Махтумкули

Туркменистан, Ашхабад

ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ АНТРАХИНОНОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО

СЫРЬЯ

Аннотация: в статье рассматривается процесс получения антрахинонов из растительного сырья, включая методы синтеза и анализа полученных соединений. Особое внимание уделяется природным источникам антрахинонов, их применению в различных областях, таким как медицина, сельское хозяйство и материаловедение.

Ключевые слова: Гуминовые кислоты, вещества, структура, функциональные группы, реакционная способность, константа, растворимость.

Антрахиноны — это класс встречающихся в природе органических соединений, содержащихся в различных растениях. Эти соединения характеризуются своей характерной трехкольцевой структурой с двумя кетогруппами. Они стали предметом обширных исследований из-за

разнообразного спектра биологической активности, включая слабительные, противомикробные, противовоспалительные и противораковые свойства. Экстракция, выделение и анализ антрахинонов из растительного сырья имеют решающее значение для понимания их потенциального терапевтического применения и разработки фармацевтических продуктов.

Процесс экстракции антрахинонов из растительного сырья обычно включает несколько этапов, призванных обеспечить максимальный выход и чистоту. Выбор метода экстракции зависит от природы растительного материала и конкретных представляющих интерес антрахинонов. Обычно используемые методы включают экстракцию растворителем, сверхкритическую флюидную экстракцию и микроволновую экстракцию. Экстракция растворителем является наиболее традиционным методом, включающим использование органических растворителей, таких как этанол, метанол или ацетон, для растворения антрахинонов из растительной матрицы. Растительный материал часто сушат и измельчают, чтобы увеличить площадь поверхности и повысить эффективность экстракции. Затем растворитель выпаривают для концентрирования антрахинонов, которые при необходимости можно дополнительно очистить.

Сверхкритическая флюидная экстракция (SFE) — это более современный метод, в котором в качестве экстрагирующего растворителя используется сверхкритический диоксид углерода. Этот метод выгоден, поскольку он безвреден для окружающей среды, использует нетоксичные растворители и его можно точно настроить, регулируя температуру и давление для селективного извлечения антрахинонов. Микроволновая экстракция (MAE) использует микроволновую энергию для нагрева растворителя и растительного материала, что ускоряет процесс экстракции за счет разрушения клеточных стенок и увеличения растворимости антрахинонов. Этот метод особенно полезен для извлечения термически стабильных соединений и имеет то преимущество, что он быстрый и эффективный.

После извлечения антрахинонов их необходимо изолировать и очистить для дальнейшего анализа. Для этой цели широко используются хроматографические методы. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) является наиболее часто используемым методом, обеспечивающим высокое разрешение и чувствительность. ВЭЖХ позволяет разделить отдельные антрахиноны на основе их химических свойств, таких как полярность и молекулярная масса. Тонкослойная хроматография (ТСХ) -еще один метод, используемый для предварительного скрининга и идентификации антрахинонов. ТСХ является относительно простым и экономически эффективным методом, позволяющим быстро анализировать несколько образцов. Для более детального выяснения структуры можно использовать препаративную хроматографию для выделения значительных количеств чистых антрахинонов, которые затем можно подвергнуть различным спектроскопическим методам.

Этап процесса Методы Краткое описание Преимущества Недостатки

Экстракция Солвентная Использование Простота и Необходимость

экстракция органических доступность утилизации

растворителей метода, растворителей,

(этанол, метанол, возможность возможные

ацетон) для использования потери

растворения различных биологически

антрахинонов из растворителей. активных

растительного соединений.

материала.

Сверхкрити Использование Экологичность, Высокие

ческая сверхкритического нетоксичность, первоначальные

флюидная углекислого газа в возможность затраты на

экстракция качестве точной настройки оборудование.

(SFE) растворителя для параметров экстракции.

экстракции

антрахинонов.

Микроволн Применение Быстрота и Ограничения по

овая микроволновой эффективность, типам

экстракция энергии для сохранение растительного

(MAE) нагрева термостабильных сырья,

растворителя и соединений. используемого в

растительного экстракции.

материала,

ускоряющее

экстракцию.

Очистка и Высокоэфф Разделение Высокая Высокие

изоляция ективная антрахинонов на разрешающая эксплуатационн

жидкостная основе их способность и ые затраты,

хроматогра химических чувствительность, необходимость

фия свойств возможность регулярного

(ВЭЖХ) (полярность, анализа сложных технического

молекулярный вес) смесей. обслуживания

с использованием оборудования.

колонн и

растворителей.

Тонкослой Предварительное Простота и Низкая

ная скринирование и экономичность, разрешающая

хроматогра идентификация возможность способность по

фия (ТЛХ) антрахинонов на анализа сравнению с

тонкослойной множества ВЭЖХ.

пластинке. образцов одновременно.

Анализ Ультрафио Определение и Быстрота и Ограниченная

летовая и количественное простота анализа, информация о

видимая измерение низкие затраты на структуре

спектроско антрахинонов по их характерным проведение исследований. соединений.

пия (UV- спектрам

Vis) поглощения.

Инфракрас Определение Точность в Требует

ная функциональных определении подготовки

спектроско групп в функциональных образцов, менее

пия (IR) антрахинонах по их групп, быстрое информативна

инфракрасным проведение для сложных

спектрам. анализа. смесей.

Ядерно- Детальная Высокая Высокая

магнитный структура информативность, стоимость

резонанс антрахинонов на точное оборудования,

(ЯМР) основе определение сложность

характеристик структуры. интерпретации

водорода и спектров.

углерода в

молекулах.

Масс- Определение Высокая Высокая

спектромет молекулярного веса чувствительность стоимость и

рия (МС) и фрагментации и точность, сложность

антрахинонов для возможность оборудования,

структурной анализа сложных необходимость

идентификации. смесей. квалифицирован ного персонала.

Биологичес Лаксативн Стимуляция Эффективность Возможные

кая ые свойства перистальтики при лечении побочные

активность кишечника и запоров, эффекты при

ингибирование растительное длительном

обратного происхождение. применении,

всасывания воды в необходимость

кишечнике. контроля дозировки.

Антимикро Противодействие Широкий спектр Потенциальная

бные бактериям, грибам действия, токсичность,

свойства и вирусам путем потенциал для необходимость

интеркаляции в создания новых дальнейших

ДНК, разрушения антибактериальны исследований по

мембран и х препаратов. безопасности.

ингибирования

ферментов.

Противовос Модуляция Потенциал для Необходимость

палительны продукции лечения дальнейших

е свойства провоспалительных воспалительных клинических

цитокинов и заболеваний, исследований,

ингибирование натуральное возможность

активности происхождение. побочных

ферментов эффектов.

(циклоксигеназы и

липоксигеназы).

Противорак Индукция апоптоза Высокий Необходимость

овые в раковых клетках, потенциал для дальнейших

свойства ингибирование разработки исследований

пролиферации и противораковых для определения

предотвращение препаратов, эффективности

метастазов. селективное действие на раковые клетки. и безопасности.

Анализ антрахинонов включает как качественные, так и количественные подходы для определения их присутствия и концентрации в растительном материале. Спектроскопические методы, включая спектроскопию ультрафиолетового и видимого диапазона (УФ-Вид), инфракрасную (ИК) спектроскопию, спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и масс-спектрометрию (МС), являются важными инструментами для этой цели. УФ-

видимая спектроскопия обычно используется для предварительной идентификации и количественного определения антрахинонов на основе их характеристических спектров поглощения. ИК-спектроскопия дает информацию о функциональных группах, присутствующих в соединениях, что помогает подтвердить их идентичность.

ЯМР-спектроскопия — мощный метод выяснения детальной структуры антрахинонов. Он предоставляет информацию о количестве и типах атомов водорода и углерода в молекулах, что позволяет определить их химическую структуру. Масс-спектрометрия используется для определения молекулярной массы и характера фрагментации антрахинонов, предоставляя дополнительную структурную информацию. Объединение этих спектроскопических методов позволяет провести комплексный анализ антрахинонов, подтвердив их идентичность и чистоту.

Биологическая активность антрахинонов представляет большой интерес в связи с их потенциальным терапевтическим применением. Слабительные свойства являются одними из наиболее известных эффектов антрахинонов, особенно тех, которые получены из таких растений, как алоэ, сенна и ревень. Эти соединения стимулируют дефекацию за счет усиления перистальтики и ингибирования реабсорбции воды в кишечнике. Этот эффект обусловлен, прежде всего, наличием антрахиноновых гликозидов, которые гидролизуются в толстой кишке с высвобождением активных антрахинонов.

Антрахиноны также проявляют значительную противомикробную активность в отношении различных патогенов, включая бактерии, грибы и вирусы. Эта активность объясняется их способностью интеркалировать ДНК, разрушать клеточные мембраны и ингибировать важные ферменты, участвующие в росте и репликации микробов. Противовоспалительные свойства антрахинонов представляют собой еще одну область интересов, поскольку они могут модулировать выработку провоспалительных цитокинов и ингибировать активность таких ферментов, как циклооксигеназа и

липоксигеназа. Эти свойства делают антрахиноны потенциальными кандидатами для лечения воспалительных заболеваний.

В последние годы противораковый потенциал антрахинонов привлек значительное внимание. Исследования показали, что антрахиноны могут индуцировать апоптоз (запрограммированную гибель клеток) в раковых клетках, ингибировать пролиферацию клеток и предотвращать метастазирование. Эти эффекты опосредуются различными механизмами, включая генерацию активных форм кислорода (АФК), нарушение функции митохондрий и модуляцию сигнальных путей, участвующих в выживании и гибели клеток. Способность антрахинонов избирательно воздействовать на раковые клетки, сохраняя при этом нормальные клетки, делает их перспективными кандидатами для противораковой терапии.

Несмотря на их терапевтический потенциал, использование антрахинонов в клинических условиях ограничено несколькими факторами. Токсичность некоторых антрахинонов, особенно в высоких дозах или при длительном применении, представляет собой серьезную проблему. Например, хроническое использование антрахинонсодержащих слабительных средств может привести к электролитному дисбалансу, обезвоживанию и повреждению толстой кишки. Поэтому для минимизации побочных эффектов необходимо тщательное рассмотрение дозировки и продолжительности лечения. Кроме того, необходимо тщательно изучить биодоступность и фармакокинетику антрахинонов, чтобы оптимизировать их терапевтическую эффективность и безопасность.

В заключение отметим, что извлечение, выделение и анализ антрахинонов из растительного сырья имеют решающее значение для использования их терапевтического потенциала. Для получения антрахинонов из растений можно использовать различные методы экстракции, такие как экстракция растворителем, сверхкритическая жидкостная экстракция и микроволновая экстракция. Хроматографические методы, особенно ВЭЖХ,

необходимы для выделения и очистки этих соединений. Спектроскопические методы, включая УФ-Вид, ИК, ЯМР и МС, предоставляют подробную структурную и количественную информацию об антрахинонах. Биологическая активность антрахинонов, включая их слабительные, противомикробные, противовоспалительные и противораковые свойства, подчеркивает их потенциал для терапевтического применения. Однако необходимо тщательно учитывать токсичность, биодоступность и фармакокинетику антрахинонов, чтобы обеспечить их безопасное и эффективное использование в клинических условиях. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять механизмы действия антрахинонов и разработать оптимизированные рецептуры для их терапевтического использования. Продолжающееся исследование антрахинонов растительного происхождения открывает захватывающие возможности для разработки новых методов лечения различных заболеваний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Красноборов И. М., Ломоносова М. Н., Шауло Д. Н., Вибе Е. И., Жирова О. С., Королюк Е. А., Красников А. А., Снытко О. Н., Тупицына Н. Н. Определитель растений Новосибирской области. Новосибирск, 2000. 492 с.

2. Yuan Y., Zhao F., Tan L. Preparation and purification of free anthraquinones extracted from Rheum // Zhongcaoyao. 2000. Vol. 31(7). Pp. 508509.

3. Wei Z.-j., Lin L., Ni J.-r. Supercritical CO2 extraction of free anthraquinones from Rheum palmatum L. // Ga oxiao Huaxue Gongcheng Xuebao. 2006. Vol. 20 (2). Pp. 197-202.

4. Liu S. Y., Sporer F., Wink M., Jourdane J., Henning R., Li Y. L., Ruppel A. Anthraquinones in Rheum palmatum and Rumex dentatus (Polygonaceae), and phorbol esters in Jatropha curcas (Euphorbiaceae) with molluscicidal activity against

the schistosome vector snails Oncomelania, Biomphalaria and Bulinus // Trop. Med. Int. Health. 1997. Vol. 2(2). Pp. 179-188.

5. Kasparova M., Siatka T. Production of anthracene derivatives by the elicited tissue culture of Rheum palmatum L. // Ceska Slov. Farm. 1999. Vol. 48 (6). Pp. 256-261.

6. Yang Sh., Liu X., Guo D. Effect of rare-earth elements La (1). Pp. 129135. T H. BBICO^HHA 38 Dergi si. 2003. Vol. 32 (1). Pp. 31-35. Rheum ribes // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2002. Vol. 68 (2). Pp. 171-175.

Amanguliyev M.

Senior lecturer, PhD Chemical Sciences, Department of Inorganic and analytical chemistry, Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat

Baysahedova O.

Lecturer, Department of inorganic and analytical chemistry, Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat

PRODUCTION AND ANALYSIS OF ANTHRAQUINONES FROM PLANT

RAW MATERIALS

Abstract: the article discusses the process of obtaining anthraquinones from plant materials, including methods of synthesis and analysis of the resulting compounds. Particular attention is paid to natural sources of anthraquinones and their applications in various fields such as medicine, agriculture and materials science.

Key words: Humic acids, substances, structure, functional groups, reactivity, constant, solubility.