CC BY
307
Химия растительного сырья. 1999. №2. С. 119-123
УДК 633.88
ПОЛУЧЕНИЕ СУХОГО ЭКСТРАКТА ИЗ КОРНЕЙ ДЕВЯСИЛА ВЫСОКОГО И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
© С.А. Матасова, Н.А. Митина, Г.Л. Рыжова, Д.О. Жуганов, К.А. Дычко
Томский государственный университет, Томск (Россия)
E-Mail [email protected]
Получен сухой экстракт из корней девясила высокого путём водной ультразвуковой экстракции при комнатной температуре и нагревании (40°С). Определено содержание биологически активных веществ: кумарины (ксантотоксин, изопимпениллин, изобергаптен), флавоноиды (рутин, кверцетин), инулин, пектиновые вещества, карбоновые кислоты, сапонины.
Введение
Девясил высокий, распространённый практически повсеместно [1, 2], является ценным лекарственным и пищевым сырьём, однако его химический состав изучен недостаточно. Остаётся актуальной также проблема переработки этого лекарственного сырья с целью получения биологически активных концентратов для профилактики и лечения тех или иных заболеваний и в качестве пищевых добавок.
Целью настоящего исследования являлось получение сухого экстракта из корней девясила с использованием водной ультразвуковой экстракции и изучение его химического состава на предмет содержания биологически активных веществ.
Экспериментальная часть
Экстракт из корней девясила получали методом водной ультразвуковой экстракции при комнатной температуре и при нагревании до 40°С. Соотношение сырье:экстрагент составляло 1:5. Для сравнения проводили экстракцию настаиванием (мацерацией). Экстракцию проводили дважды, полученные экстракты объединяли, после удаления воды определяли выход экстрактивных веществ. При нагревании выход экстрактивных
веществ составил 27.2% через 3 ч, для ультразвуковой экстракции - 41.2% через 40 мин. При комнатной температуре - 13.5% для ультразвуковой экстракции.
Исследование химического состава экстракта. Схема разделения и входящих в состав экстракта соединений основана на их физических и химических свойствах. Для разделения фенольных соединений и полисахаридов использовали осаждение последних 80%-ным этанолом. В осадке присутствуют инулин и пектиновые вещества [3]; кумарины, флавоноиды и кислоты остаются в растворе. Пектины мешают количественному определению инулина фенолсернокислотным методом, поэтому инулин отделяли от пектинов осаждением его из водного раствора путём охлаждения.
Кумарины, мешающие количественному определению флавоноидов, извлекали из водноспиртовой фракции хлороформом. Агликоны флавоноидов выделяли диэтиловым эфиром, а глико-зиды - этилацетатом.
Определение кумаринов. Определение и разделение кумаринов проводили методом ТСХ на пластинках ‘^ПиМ”. В качестве подвижной фазы использовали смеси: бензол-этилацетат (2:1), н-гексан-толуол-этанол (5:4:1). Хроматограммы
обрабатывались 0.5%-ным спиртовым раствором щелочи и диазотированной сульфаниловой кислотой. Обнаружено три вещества: ксантотоксин, изопимпениллин, изобергаптен. Количественное определение проводили методом абсолютной калибровки. Результаты приведены в таблице.
Определение флавоноидов. Для выделения гликозидов из водно-спиртового раствора проводилась экстракция этилацетатом, для агликонов -эфиром [4].
Качественный анализ каждой фракции проводили методом бумажной хроматографии (БМ) в системе н-бутанол-уксусная кислота-вода (4:1:5) [5]. Определены по стандартам рутин и кверцетин.
Разделение флавоноидов в каждой фракции проводилось методом жидкостной колоночной хроматографии на порошкообразной целлюлозе [6, 7]. Хроматографирование велось при комнатной температуре, длина колонки - 17 см, элюент -1 7%-ная уксусная кислота, скорость элюирования
- 0.8 мл/мин, отбор проб по 1 мл, детектирование фотометрически с 1 %-ным хлоридом алюминия при 400 нм для гикозидов и 315 нм - для аглико-нов.
Всего обнаружено два пика, отнесенные к рутину и кверцетину. Количественное содержание определялось фотометрически и составляет для рутина 1.76±0.02%, для кверцетина -3.010-3±0.1210-3.
Определение полисахаридов. Суммарное содержание инулина в экстракте определяли гравиметрически после осаждения из водного раствора. Общее содержание инулина составляет 26.0±0.1%.
Фракционирование инулина проводилось на сефадексе в-50, в качестве элюента использовали дистиллированную воду, скорость элюирования -0.5 мл/мин, отбор проб по 1 мл, детектирование проводилось фотометрически фенолсернокислот-ным методом при 490 нм [8]. Внутренний объём определяли по яичному альбумину. Получено четыре фракции инулина, молекулярная масса которых лежит в пределах 3000-42000.
Количественное определение пектинов проводили объёмным Си-пектатным методом [9]. Содержание пектинов составляет 1.82±0.26%. Фракционирование велось в тех же условиях, что и для инулина. Выделено четыре фракции пектиновых веществ с молекулярными массами, лежащими в пределах 3000-35000.
Исследование карбоновых кислот. Определение карбоновых кислот проводили алкалимет-рическим титрованием с фенолфталеином в качестве индикатора. Общая кислотность в пересчёте на яблочную кислоту [10] составила 2.445±0.17%.
Качественное определение проводили с помощью БХ [11]. Сравнением со стандартными веществами обнаружены янтарная и винная кислоты.
Результаты исследования химического состава сухого водного экстракта приведены в итоговой таблице 1.
Таблица 1. Содержание биологически активных
веществ в экстракте
Соединение Количественное содержание, %
Кумарины
Ксантотоксин 0.37х10"2±0.03х10"2
Изопимпинеллин 0.185х10"2±0.012х10"2
Изобергаптен 0.165х10"2±0.022х10"2
Флавоноиды
Рутин 1.76±0.02
Кверцетин 3.00х10"3±0.12х10"3
Инулин 26.00±0.10
Пектины 1.86±26
Кислоты 2.45±17
(в пересчёте на яблочную)
Исследование сапонинов. Схема выделения сапонинов из сухого экстракта представлена на рисунке 1. Предложенная схема основана на химических и физических свойствах веществ, содержащихся в экстракте.
Для разделения суммы сапонинов на отдельные группы использовали их разное отношение к растворителям и охлаждению [13]. Схема разделения представлена на рисунке 2.
Рис. 1. Схема выделения сапонинов
Рис. 2. Схема разделения сапонинов
Наличие суммы сапонинов и сапонинов отдельных групп изучено с помощью ТСХ на пластинках ‘^ИиЮГ в системах хлороформ-этанол -15%-ный раствор аммиака (7:3:1), бутанол-этанол
- 15%-ный раствор аммиака (18:3.5:18), бутанол-уксусная кислота-вода (4:1:1), детектирование проводилось 10%-ной серной кислотой и 25%-ным спиртовым раствором фосфорновольфрамовой
кислоты. Для каждого гликозида рассчитаны величины . Результаты занесены в таблицу 2.
Суммарное содержание сапонинов и сапонинов отдельных фракций определялось спектрофотометрически при длине волны 590 нм методом абсолютной калибровки по реакции с нитратом натрия в присутствии серной кислоты.
Таблица 2. ТСХ сапонинов
Фракция сапони-
нов система 1 система 2 система 3
Сапонины с малым 0.49 0.30 0.27
содержанием угле- 0.59 0.54 0.52
водных остатков Полярные 0.68 0.40
сапонины Т ритерпеновые сапонины 0.11 0.61 0.66 0.78 0.17
Определение углеводов сапониновых глико-зидов. Углеводы определялись после кислотного гидролиза 5%-ной серной кислотой на водяной бане в течение 2 ч и нейтрализации карбонатом бария [4]. Определение суммы связанных в сапонины углеводов и углеводов отдельных фракций сапонинов проводили фотометрически с использованием фенолсернокислотного метода [8] при длине волны 490 нм. Найдено содержание суммы углеводов - 0.059±0.009%, углеводов фракции полярных сапонинов - 0.026±0.006%, углеводов фракции тритерпеновых сапонинов -0.017±0.001%, углеводов фракции сапонинов с малым числом углеводных остатков -
0.015±0.003%.
Разделение углеводов проводилось методом жидкостной колоночной хроматографии на катионите КУ-2-8 в кальциевой форме [14]. Температура колонки 55±1°С, длина колонки - 95 мм, диаметр - 1 0 мм, элюент - дистиллированная вода, скорость элюирования - 0.15 мл/мин, отбор проб -по 1 мл, детектирование проводилось фенолсер-нокислотным методом.
Всего обнаружено девять индивидуальных соединений: глюкоза, рамноза, маннит, сорбит, ксилоза, арабиноза, галактоза и два соединения, которые идентифицированы как кетосахара по реакции Селиванова [15]. Количественное содержание определено методом абсолютной калибровки.
Исследование агликона. Структуру агликона устанавливали с помощью ИК-спектроскопии. Спектры снимались на ИК-спектрометре 8РБ-К0КЭ-М-80 в таблетках бромида калия. Обнару-
жены полосы поглощения: 1040 см-1 - характерная для простых и сложных эфиров; 1200 см-1 - соответствующая О-С=О-группе; 1460 см-1 - СН2-группам; 1470 см-1 - СН3-группам; 1650 см-1 - С=С полоса несопряжённых связей; 1750 см-1 - С=О; 3300 см-1 - ОН-группы [16]. Выделенные аглико-ны, принадлежат к тетра- и пентациклическому тритерпеновому ряду.
Обсуждение результатов
Ультразвуковая экстракция позволяет повысить выход экстрактивных веществ, по сравнению с мацерацией, в 1.5 раза и в четыре раза сократить продолжительность экстракции. Более высокий выход экстрактивных веществ при нагревании, по сравнению с комнатной температурой, объясняется увеличением растворимости инулина при повышении температуры.
Особый интерес представляет изучение фракции сапонинов. Сапонины в лекарственных растениях изучены мало, тем не менее биологическая активность этих соединений большая.
Выводы
1 . Получен сухой экстракт из корней девясила при комнатной температуре и нагревании (40°).
2. Разработана схема выделения и анализа биологически активных веществ, содержащихся в экстракте. Определен химический состав биологически активных фракций: кумарины (ксантотоксин, изопимпинеллин, изобергаптен), флаваноиды (рутин, кверцетин), полисахариды (пектиновые вещества, инулин), кислоты (янтарная, винная), сапонины.
3. Предложены схема выделения фракции сапонинов и разделения её на отдельные группы, а также методика количественного определения сапонинов.
4. Изучен ИК-спектр агликонов. выделенных сапонинов.
5. Определен качественный состав углеводной составляющей.
Список литературы
1. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР. М., 1983 350 с.
2. Минаева В.Г. Лекарственные растения Сибири. Новосибирск, 1991. 428 с.
3. Химия углеводов / Кочетков Н.К. и др. М., 1967. 287 с.
4. Ладыгина Е.Я., Сафронович Л.Н., Баландина И.А., Отряшникова В.Э. Химический анализ лекарственных растений. М., 1 983. 1 76 с.
5. Георгиевский В.П., Комиссаренко Н.Ф., Дмит-рук. Биологически активные вещества лекарственных растений. Новосибирск, 1990. 327 с.
6. Хроматография. Практическое приложение метода. М., 1986. Т. 2. 422 с.
7. Минаева В.Г. Флаваноиды в онтогенезе растений. Новосибирск, 1986. С. 15-32.
8. Бикбулатов Э.С., Скопинцев О.А. Определение общего содержания растворимых углеводов в природных водах // Гидрохимические материалы. Т. 60. С. 179.
9. Раик С.Я. Пектиновые вещества бахчевых. Сообщение 2. Объёмный метод определения пектиновых веществ в кормовом арбузе // Изв. Молд. фил. АН СССР. 1958. Т. 5. С. 15-24.
10. Цитович И.К. Аналитическая химия. М., 1994. 498 с.
11. Биохимический анализ растений. М., 1960. С. 226-292.
12. Рабинович А.М. Лекарственные растения на приусадебном участке. М., 1989. 207 с.
13. Деканосидзе Г.Е., Чирва В.Я., Стригина Т.В., Уварова Н.И. Исследование тритерпеновых гликозидов. Тбилиси, 1982. 151 с.
14. Природокомплекс Томской области. Томск, 1990. С. 170-171.
15. Кашевник Л.Д. Краткий практикум по биохимии. Томск, 1957. С. 32-33.
16. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул. М., 1963. 579 с.
Поступило в редакцию 05.04.1999.
