CC BY
115
Химия растительного сырья. 2010. №2. С. 105-108.
УДК 615.322:582.287.122
ПОВЫШЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ВОДНЫХ ИЗВЛЕЧЕНИЙ И МЕЛАНИНОВ ЧАГИ. I. ОБРАБОТКА ВОДНЫХ ИЗВЛЕЧЕНИЙ ЧАГИ ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ ГИПЕРРАЗВЕТВЛЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ
© М.А. Сысоева1, Г.А. Иванова1, В.С. Гамаюрова1, Г.К. Зиятдинова2, Г.К. Будников2, Л. Я. Захарова3, М.А. Воронин 3
1Казанский государственный технологический университет, ул. К. Маркса, 68, Казань, 420015, Республика Татарстан (Россия) e-mail: [email protected] 2Казанский государственный университет, Казань, 420008, Республика Татарстан (Россия) e-mail: [email protected]
3Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН, ул. Арбузова, 8, Казань, 420083, Республика Татарстан (Россия)
Проведена обработка водных извлечений чаги водными растворами гиперразветвленных полимеров. Показано, что обработка влияет на размер частиц меланина и повышает антиоксидантную активность водных извлечений и меланинов чаги.
Ключевые слова: чага, водные извлечения, гиперразветвленный полимер (ГРП), антиоксидантная активность, меланин.
Введение
Водные извлечения чаги представляют собой полидисперсную коллоидную систему. Дисперсной фазой является меланин чаги. Средний радиус частиц меланина в водных извлечениях чаги составляет 60-160 нм. При получении водных извлечений чаги из различных партий сырья формируются коллоидные системы с частицами меланина, отличающимися по размерам [1]. Дисперсионная среда содержит соли органических и минеральных кислот, фенольные соединения и полисахариды. Показана взаимосвязь размеров частиц меланина в водных извлечениях чаги и коллоидных системах, полученных на их основе, с их антиоксидантной активностью [2].
Гиперразветвленный полимер (ГРП) Boltom Н представляет собой полиэфир, макромолекулы которого состоят из прогрессивно разветвляющихся цепей. Имея большой объем молекулы и большое количество гидроксильных групп на ее периферии, ГРП способен взаимодействовать с веществами гидрофильной и гидрофобной природы, а также с катионами металлов [3]. В работе [4] показано, что полиолы имеют несте-реорегулярную структуру и способны к образованию внутри- и межмолекулярных водородных связей. Это может изменить дисперсионную среду коллоидной системы водного извлечения чаги, в которой находится (в % на сухой вес гриба) до 30% зольных элементов, 8% полисахаридов, 6% органических кислот [5]. Введение ГРП в водные извлечения из чаги может приводить также к процессам агрегации и дезагрегации частиц меланинов [1, 6], а также изменению их объема, что наблюдалось ранее при использовании комплексо-нов [7]. При этом можно ожидать конформационные изменения во вновь сформированных частицах меланина. Считается, что антиоксидантная активность меланинов обеспечивается активными центрами. В алло-меланинах эти центры сформированы с участием олигомеров 1,8-дигидроксинафталина, расположенных в
* Автор, с которым следует вести переписку.
виде стопок [8-10]. Конформационные изменения частиц меланинов, вызванные введением ГРП в водное извлечение чаги, могут изменить реакционную способность активных центров меланина. В этом случае изменение антиоксидантной активности может быть косвенно связано с изменением размера частиц меланина после обработки водного извлечения чаги ГРП.
Цель исследования - применение ГРП для повышения антиоксидантной активности водных извлечений и меланинов из чаги.
Экспериментальная часть
В работе использовали три партии сырья, приобретенных в аптечной сети: 1 - ОАО «Красногорсклек-средства», Моск. обл., Красногорск, ул. Ленина, 25, партия G60706; 2 - ЗАО «Фирма Здоровье», Москва, ул. 1812 года, д. 2, партия 100808; 3 - ОАО «Красногорсклексредства», Моск. обл., Красногорск, ул. Мира, 25, партия АВВ40707.
Водные извлечения получали согласно [11]. Выделение меланина чаги из водных и обработанных ГРП водных извлечений чаги проводили подкислением 25%-ной соляной кислотой до рН 1-2 [12]. Антиокси-дантную активность определяли методом кулонометрического титрования электрогенерированным бромом [12, 13]. В работе использовали ГРП Boltom Н30 и Н40 производства компании Perstorp Speciality Chemicals AB, Швеция. Обработку водных извлечений чаги проводили согласно [14]. Удельную электропроводность растворов определяли на кондуктометре «Эксперт-002». Светорассеяние частиц изучали при концентрации меланина 14 мг/мл. Автокорреляционные функции флуктуаций интенсивности рассеянного света измеряли при помощи 72-канального коррелометра «ФотоКорр-М» и анализировали с использованием метода кумулянтов и программы DynaLS, позволяющей оценить распределение агрегатов по размерам [15].
Обсуждение результатов
При обработке водными растворами ГРП Boltorn Н30 и Н40 водных извлечений из чаги происходит значительное увеличение антиоксидантной активности, как самих водных извлечений, так и меланинов чаги, выделенных из них (табл. 1). Обработанные ГРП водные извлечения из чаги далее обозначаются как жидкие образцы. Антиоксидантная активность полученных нами жидких образцов превосходит антиоксидантную активность препарата, выпускаемого фармацевтической промышленностью на основе чаги «Бефунгин» (2,79±0,05 Кл/мл) [16], в несколько раз.
Как показано в таблице 1, обработка водных извлечений из чаги, полученных из различных партий сырья, растворами Boltorn H30 и Н40 не всегда приводит к возрастанию антиоксидантной активности жидких образцов и меланинов, выделенных из них. Наибольшими показателями антиоксидантной активности обладают жидкие образцы и меланины, полученные путем обработки водных извлечений чаги из сырья 1 и 3. В этих случаях при применении Boltorn H30 антиоксидантная активность жидких образцов и меланинов возрастает в среднем в 2 раза, а при использовании Boltorn H40 она увеличивается в 3 раза, что хорошо согласуется с большим объемом молекулы ГРП четвертой генерации. Это связано со структурной организацией молекул ГРП - молекула Boltorn Н40 содержит 64 гидроксильные группы, тогда как в Boltorn H30 их 32. При обработке водных извлечений из сырья 2 растворами Boltorn H30 и Н40 значительных изменений в ан-тиоксидантной активности полученных жидких образцов и меланинов не наблюдается.
Таблица 1. Антиоксидантная активность жидких образцов и меланинов
Сырье Boltorn H30 Boltorn Н40
Концентрация, г/л АОА меланинов, кКл/100г АОА жидких образцов, Кл/мл Концентрация, г/л АОА меланинов, кКл/100г АОА жидких образцов, Кл/мл
Сырье 1 0 10-11 г/л 10-19 г/л 31±1,00 32±1,00 64±3,50 7,50±0,03 12,39±0,03 12,78±0,05 0 10-7 г/л 10-13 г/л 31±1,00 72±2,00 121±4,00 7,50±0,03 19,20±0,06 18,93±0,04
Сырье 2 0 10-11 г/л 10-19 г/л 30±1,00 34±1,70 31±1,40 4,21±0,04 4,62±0,07 4,58±0,05 0 10-7 г/л 10-13 г/л 30±1,00 33±1,40 34±1,40 4,21±0,04 4,99±0,03 4,26±0,05
Сырье 3 0 10-11 г/л 10-19 г/л 37±1,00 64±1,50 67±3,30 2,17±0,07 5,92±0,07 5,74±0,05 0 10-7 г/л 10-13 г/л 37±1,00 116±5,00 93±2,00 2,17±0,07 6,21±0,08 6,09±0,08
Повышение антиоксидантной активности
107
Для получения дополнительной информации о природе наблюдаемых эффектов было проведено исследование коллоидных систем водных извлечений и жидких образцов методом динамического рассеяния света.
В качестве объектов исследования выбраны водные извлечения и жидкие образцы, полученные из трех партий сырья чаги с применением Вокот Н40, как образцы, обладающие максимальной антиоксидантной активностью (табл. 2).
Согласно данным, приведенным в таблице 1, исследуемые системы являются полидисперсными и содержат агрегаты двух типов: небольшие, размером до 9-35 нм и более крупные - до 196 нм. В целом содержание крупных частиц в водных извлечениях составляет 58-78%. Следует отметить, что водные извлечения в случае сырья 3 отличаются от двух остальных серий наличием мелких частиц радиусом 1 нм. Возможно, именно это отличие обусловливает более низкую антиоксидантную активность этого извлечения и жидких образцов, полученных на его основе. Содержание и размер мелких частиц после обработки ГРП водного извлечения чаги из сырья 3 практически не изменяются, а антиоксидантная активность жидких образцов повышается, следовательно, можно предположить, что изменение антиоксидантной активности жидких образцов и, соответственно, меланинов связано с изменением размера именно крупных частиц меланина. Размеры крупных частиц меланина водных извлечений из чаги и жидких образцов представлены на рисунке.
Как показано на рисунке, в жидких образцах, полученных из сырья 1 и 3, происходят процессы, приводящие к изменению размера частиц меланина по сравнению с исходными водными извлечениями из чаги. В водном извлечении чаги, полученном из сырья 1, эффективный радиус крупных частиц дисперсной фазы составляет 190 нм. После обработки этого извлечения Вокот Н40 преобладают процессы дезагрегации частиц меланина, и происходит уменьшение их размера в 2 и 2,5 раза. При этом наблюдается повышение антиоксидантной активности жидких образцов и выделенного меланина (табл. 1). Следовательно, при уменьшении размера частиц происходит повышение антиоксидантной активности образцов. Аналогичная закономерность наблюдается в коллоидных системах, сформированных после обработки водного извлечения чаги петролейным эфиром и этилацетатом [17].
Эффективный радиус частиц меланина в объектах, полученных из сырья 3, увеличивается от 108 нм в водном извлечении чаги до 156 и 196 нм в жидких образцах, в зависимости от применяемой концентрации Вокот Н40. Антиоксидантная активность жидких образцов и выделенного меланина также повышается. В этом случае повышение антиоксидантной активности наблюдается при процессах агрегации частиц меланина и, соответственно, увеличении их размера. Такая закономерность наблюдается при сравнении меланинов водных извлечений чаги с меланинами спиртовых экстрактов из шрота чаги [6] и при использовании в экстракции чаги комплексонов [7].
Таблица 2. Распределение частиц меланина водных извлечений и жидких образцов
Коцентрация Вокот Н40, г/л Водные извлечения и жидкие образцы, полученные на основе сырья
1 2 3
R частиц, Содержание R частиц,нм Содержание R частиц, нм Содержание
нм частиц, % частиц, % частиц, %
0 30 32 23 25 1 32
190 58 139 78 108 68
10"' 10 22 43 40 1 28
96 72 150 48 156 72
10"" 9 12 19 35 1 27
80 67 146 63 196 73
Распределение по размеру крупных частиц меланина водных извлечений и жидких образцов, полученных с использованием ГРП Вокот Н40
Обработка водных извлечений чаги из сырья 2 не приводит к существенным изменениям размера частиц, поэтому не происходит и увеличения антиоксидантной активности ни меланинов, ни жидких образцов после обработки водных извлечений из чаги ГРП (табл. 1).
Таким образом, использование растворов ГРП для обработки водных извлечений из чаги может приводить к процессам агрегации и дезагрегации частиц меланина, а также, возможно, к процессам их разрыхления или уплотнения. Эти процессы могут изменить конформацию активных центров частиц меланина, сформированных из фенольных олигомеров, либо способствовать возникновению новых активных центров, способных обеспечивать их большие антирадикальные свойства.
Выводы
1. Показано, что обработка водных извлечений из чаги ГРП третьего и четвертого поколений семейства Boltorn Н марки Н30 и Н40 позволяет повысить антиоксидантную активность водных извлечений чаги и выделенных из них меланинов в 2-4 раза.
2. Установлено, что увеличение антиоксидантной активности водных извлечений и меланинов из чаги при их обработке ГРП обусловлено изменением размеров частиц меланина.
Список литературы
1. Сысоева М.А., Хабибрахманова В.Р., Гамаюрова В.С., Кудрявцева Л.А. Исследование золя водных извлечений чаги. IX. Определение размеров частиц дисперсной фазы золя извлечений из чаги // Химия растительного сырья. 2008. №2. С. 75-80.
2. Сысоева М.А. Высокоактивные антиоксиданты на основе гриба Inonotus obliquus: автореф. дис. ... док. хим. наук. Казань, 2009. 32 с.
3. Королев Г.В., Бубнова М.Л. Гиперразветвленные полимеры - новый мощный стимул дальнейшего развития области трехмерной полимеризации и революция в полимерном материаловедении. Черноголовка, 2006.
4. Каратаева Ф.Х., Резепова М.В., Юльметов А.Р., Кутырева М.Г., Кутырев Г.А., Улахович Н.А. Изучение методом спектроскопии ЯМР (1D и 2D) структуры и характера ассоциаций гиперразветвленного полиэфира полиола BOLTORN H20-0H // Ученые записки Казанского ун-та. Сер.: Естеств. науки. 2009. Т. 151. Кн. 1. С. 37-45.
5. К характеристике комплекса сложных органических соединений чаги / А.Н. Шиврина, Е.В. Ловягина, Е.Г. Платонова // Чага и ее лечебное применение при раке IV стадии / под ред. П.К. Булатова. Л., 1959. 334 с.
6. Юмаева Л.Р. Состав и свойства экстрактов из шрота чаги: автореф.дис. ... канд. хим. наук. Казань, 2009. 18 с.
7. Кузнецова О.Ю., Гамаюрова В.С., Суханов П.П., Зиятдинова Г.К., Будников Г.К. Исследование золя вводных извлечений чаги. IV. Антиоксидантная активность. Влияние способа извлечения и применение комплексонов, гидроокиси натрия // Химия растительного сырья. 2005. №1. С. 41-47.
8. Кукулянская Т.А., Курченко Н.В. и др. Физико-химические свойства меланинов, образуемых чагой в природных условиях и при культивировании // Прикладная биохимия и микробиология. 2002. Т. 38. №1. С. 68-72.
9. Bruno J.R. Neuromelanin and biological function // Accademia Pontaniana, Napoli, Bozza 5 (2004).
10. Kenneth C. Littrell, James M. Gallas, Gerry W. Zajac, Pappannan Thiyagarajan, Structural Studies of Bleached Melanin by Synchrotron Small-angle X-ray Scattering // Photochemistry and Photobiology. 2003. V. 77. N2. Pp. 115-120.
11. Сысоева М.А., Кузнецова О.Ю., Гамаюрова В.С., Халитов Ф.Г., Суханов П.П. Исследование золя водных извлечений чаги. II. Изменение изучаемой системы при проведении экстракции различными способами // Вестник Казанского технологического университета (КГТУ). 2003. №2. С. 172-179.
12. Сысоева М.А., Кузнецова О.Ю., Гамаюрова В.С., Суханов П.П., Зиятдинова Г.К., Будников Г.К. Исследование золя водных извлечений чаги. IV. Антиоксидантная активность. Влияние способа извлечения и применение комплексонов, гидроокиси натрия // Химия растительного сырья. 2005. №1. С. 41-47.
13. Абдуллин И.Ф., Турова Е.Н., Будников Г.К. Электрогенерированный бром - реагент для определения антиоксидантной способности соков и экстрактов // Заводская лаборатория. 2002. Т. 68. №9. С. 12-15.
14. Патент РФ № 2366439. Способ получения осажденного препарата из березового гриба чага / М.А. Сысоева, Г.А. Иванова, В.С. Гамаюрова, Г.А. Кутырев. 10.09.2009.
15. Сысоева М.А., Хабибрахманова В.Р., Гамаюрова В.С., Кудрявцева Л.А. Исследование золя водных извлечений чаги. IX. Определение размеров частиц дисперсной фазы золя извлечений из чаги // Химия растительного сырья. 2008. №2. С. 75-80.
16. Кузнецова О.Ю., Сысоева М.А., Гамаюрова В.С., Зиятдинова Г.К., Будников Г.К. Анализ антиоксидантной активности препаратов «бефунгин» разных производителей // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы IV Всерос. конф. Барнаул, 2009. Кн. 2. С. 189.
17. Сысоева М.А., Хабибрахманова В.Р., Гамаюрова В.С., Кудрявцева Л.А. Исследование золя водных извлечений чаги. VIII. Размеры частиц дисперсных фаз, образующихся при экстракции водных извлечений чаги органическими растворителями // Химия растительного сырья. 2008. №4. С. 129-132.
Поступило в редакцию 31 декабря 2009 г.
