CC BY
33
УДК 615.322:582.631
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-7-92-96
PHENOLIC COMPOUNDS CONTENT COMPARATIVE STUDY IN FLOWERS OF CALENDULA OFFICINALIS L. VARIOUS VARIETIES AND THEIR ANTIOXIDANT ACTIVITY
Maltseva1 E.M., Egorova21.N., Bolshakov1 V. V.
'Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russian Federation 2Institute of Human Ecology, Kemerovo, Russian Federation
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЦВЕТКОВ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ КАЛЕНДУЛЫ ЛЕКАРСТВЕННОЙ И ИХ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ
Мальцева1 Е.М., Егорова2 И.Н., Большаков1 В.В.
'ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Кемерово, Российская Федерация
2Институт экологии человека Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», г. Кемерово, Российская Федерация
Аннотация. Календула лекарственная (Calendula officinalis L.) является одним из наиболее распространенных лекарственных растений, используемых в медицинских и декоративных целях во всем мире. Настоящее исследование направлено на оценку антиоксидантной активности цветков календулы, а также проведения первичного фитохимического скрининга содержания фенольных соединений и определения группы, ответственной за проявление антиоксидантной активности. Анализ цветков 7 декоративных сортов C. officinalis, выращенных на территории «Аптекарского огорода» Кузбасского ботанического сада Института экологии человека ФИУ УУХ СО РАН, позволил нам выбрать три перспективных сорта с высоким содержанием флавоноидов (от 20,63±0,04 до '8,77±0,03 мгРТ/ г), антоцианов (от 7,76±1,15 до 2,89±0,86 мг/г) и наибольшей ингибирующей активностью в отношении стабильного хромоген-радикала - 2,2-дифенил-'-пикрилгидразила (DPPH) (от 344 до 517 мкл). Эти сорта можно расположить по увеличению антиоксидантной активности в ряду: «Солнце Египта» - «КаблунаГолд»- «Тач офред». Установлено, что основной вклад в антиоксидантную активность водно-спиртовых экстрактов (70% этанол) из цветков исследуемых сортов, содержащих несколько групп фенольных соединений, вносят в основном антоциановые пигменты. Анализ образцов цветков календулы фармакопейного качества показал
Abstract. Calendula officinalis (Calendula officinalis L.) is one of the most common medicinal plants used for medicinal and decorative purposes worldwide. The goal of the research was calendula flowers antioxidant activity evaluation, as well as initial phytochemical screening study of the phenolic compounds content and determining the group responsible for the antioxidant activity manifestation. Analysis of the 7 decorative varieties of C. officinalis flowers grown on the Pharmaceutical Garden territory of the Kuzbass Botanical Garden of the Institute of Human Ecology allowed us to choose three promising varieties with a high content of flavonoids (from 20.63 ± 0.04 to 18.77 ± 0.03 mg RT/g), anthocyanins (from 7.76 ± 1.15 to 2.89 ± 0.86 mg /g) and the highest inhibitory activity against the stable chromogen radical - 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (344 to 517 /il). These varieties can be arranged by the increase in antioxidant activity in the series: «The Sun of Egypt» - «Kabluna Gold» -«Touch of red». It has been established that the main contribution to the antioxidant activity of flowers water-alcohol extracts (70% ethanol), which contain several groups of phenolic compounds, is mainly made by anthocyanin pigments. The calendula flower samples pharmacopoeial quality analysis showed a reduced flavonoid content (13.79 ± 0.05 mg RT / g) compared with the studied commercial decorative varieties (from 18.51 ± 0.03 to 25.45 ± 0.05 mg RT/g). The presented results show that the calendula decorative varieties
пониженное содержание флавоноидов (13,79±0,05 мгРТ/г) по сравнению с исследуемыми коммерческими декоративными сортами (от 18,51±0,03 до 25,45±0,05 мгРТ/г). Представленный результаты показывают, что декоративные сорта календулы, выращенные в условиях сибирского региона, могут рассматриваться как потенциальные источники биологически активных соединений, для создания лечебно-профилактических средств и биологически активных добавок с антиоксидантной активностью.
Ключевые слова: Calendula officinalis, календула, флавоноиды, антоцианы, антиоксидантная активность
grown in the Siberian region can be considered as potential sources of biologically active compounds for the creation of therapeutic and prophylactic agents and biologically active additives with antioxidant activity.
Keywords: Calendula officinalis, calendula, flavonoids, anthocyanins, antioxidant activity.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
[1] Olennikov D.N., Kashchenko N.I., Chirikova N.K., Akobirshoeva A., Zilfikarov I.N., Vennos C. Isorhamnetin and Quercetin Derivatives as Anti-Acetylcholinesterase Principles of Marigold (Calendula officinalis) Flowers and Preparations. International Journal of Molecular Sciences. 2017. vol.18. no.8. P. 1685. doi:10.3390/ijms18081685
[2] Лубсандоржиева П.Б. Антиоксидантная активность экстрактов Calendula officinalis L. // Химия растительного сырья. 2009. №4. С.123-126.
[3] Государственная фармакопея Российской Федерации / МЗ РФ. XIV изд. Т.4. Москва, 2018. С.6106-6117. URL:
http://femb. mfemb/pharmacopea.php_(дата
обращения 14.06.2020).
[4] Бузук Г.Н., Кузьмичева Н. А., Руденко А. В. Морфометрия лекарственных растений. 2. Vaccinium myrtillus L.: взаимосвязь морфологических признаков и химического состава // Вестник фармации. 2007. № 1 (36). С.5 -17.
[5] Егорова Н. О., Мальцева Е. М., Егорова И. Н., Егорова О. Н., Серикова Н. Б. Антимикробная и антирадикальная активность сухих экстрактов травы Sanquisorba officinalis L. // Современные проблемы науки и образования. 2018. № 3. URL: http://www.science-
education.ru/article/view?id=27581 (дата обращения 23.06.2020).
REFERENCES
[1] Olennikov D.N., Kashchenko N.I., Chirikova N.K., Akobirshoeva A., Zilfikarov I.N., Vennos C. Isorhamnetin and Quercetin Derivatives as Anti-Acetylcholinesterase Principles of Marigold (Calendula officinalis) Flowers and Preparations. International Journal of Molecular Sciences. 2017. vol.18. no.8. P. 1685. doi:10.3390/ijms18081685.
[2] Lubsandorzhieva P.B. Antioksidantnaya aktivnost' ekstraktov Calendula officinalis L. // Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2009. №4. S.123-126.
[3] The State Pharmacopoeia of the Russian Federation / MoH RF. XIV edition. Vol.4. Moscow, 2018. P.6106-6117. URL: http://femb.ru/femb/pharmacopea.php (application date 14.06.2020).
[4] Buzuk G.N., Kuz'micheva N. A., Rudenko A. V. Morfometriya lekarstvennykh rasteniy. 2. Vaccinium myrtillus L.: vzaimosvyaz' morfologicheskikh priznakov i khimicheskogo sostava // Vestnik farmatsii. 2007. № 1 (36). S.5 -17.
[5] Egorova N. O., Mal'tseva E. M., Egorova I. N., Egorova O. N., Serikova N. B. Antimikrobnaya i antiradikal'naya aktivnost' sukhikh ekstraktov travy Sanquisorba officinalis L. // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2018. № 3. URL: http://www.science-
education.ru/article/view?id=27581 (application date_23.06.2020).
Conflict of Interest Statement: The authors declare no conflict of interest.
Author contribution: Maltseva E.M. - qualitative and quantitative biologically active compounds and their antioxidant activity determination in raw materials, writing an article; Egorova I. N. - research concept and design, raw materials samples collection, writing an article; Bolshakov V.V. - literature review, statistical data processing.
Maltseva E.M. - SPIN-ID: 1687-9895; ORCID ID: 0000-0003-4874-3420;
Research interests, number of main publications: research of the isolation, analysis and antioxidant activity methods ofplant polyphenolic compounds, more than 39 works were published, 6 of them in Scopus, 1 of them in WoS, 14 in the Higher Attestation Commission.
Egorova I. N. - SPIN-ID: 4409-3786; ORCID ID: 0000-0002-0559-3154;
Research interests, number of main publications: Kuzbass medicinal plants research, ecological and hygienic assessment of medicinal raw materials quality in areas with increased anthropogenic stress, more than 64 works were published, 9 of them in Scopus, 1 of them in WoS, 22 in the Higher Attestation Commission.
Bolshakov V.V. - SPIN-ID: 4902-9576; ORCID ID: 0000-0003-2162-2805;
Research interests, number of main publications: phytopreparations and biologically active additives development and research, more than 50 works were published, 2 of them in WoS, 9 in the Higher Attestation Commission.
Заявление о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов. Мальцева Е.М. - определение качественного и количественного содержания биологически активных соединений в сырье и их антиоксидантной активности, написание статьи; Егорова И.Н. -концепция и дизайн исследования, сбор образцов сырья, написание статьи; Большаков В.В. - обзор литературы, статистическая обработка данных.
Мальцева Е. М. - SPIN-код: 1687-9895; ORCID ID: 0000-0003-4874-3420
Сфера научных интересов, количество основных публикаций: изучение методов выделения, анализа и антиоксидантной активности растительных полифенольных соединений, опубликованы более 39 публикаций из них 6 в Scopus,1 в WoS, 14 в ВАК.
Егорова И. Н. - SPIN-код: 4409-3786; ORCID ID: 0000-0002-0559-3154
Сфера научных интересов, количество основных публикаций: изучение лекарственной флоры Кузбасса, эколого-гигиеническая оценка качества лекарственного растительного сырья на территории с повышенной антропогенной нагрузкой, опубликованы более 64 публикаций из них 9 в Scopus, 1 в WoS, 22 в ВАК.
Большаков В. В. - SPIN-код: 4902-9576; ORCID ID: 0000-0003-2162-2805
Сфера научных интересов, количество основных публикаций: разработка и исследование фитопрепаратов и биологически активных добавок, опубликованы более 50 публикаций из них 2 в WoS, 9 в ВАК.
Работа выполнена в рамках реализации государственного задания ФИЦ УУХ СО РАН (проект № 0352-2019-0015).
Введение. Календула лекарственная (Calendula officinalis L.) сем. Астровые (Asteraceae) имеет многовековой опыт использования, как в народной, так и официальной медицине. Основной группой биологически активных соединений (БАС) цветков календулы являются п-гидроксибензойная, салициловая, ванилиновая, галловая кислоты, флавоноиды (нарциссин и другие гликозиды изорамнетина, изокверцитрин и др.), фенилпропаноиды (коричная, кофейная, феруловая кислоты и др.), кумарины, тритерпеновые сапонины (календулозиды и др.), каротиноиды (до 3%) и полисахариды (до 14,5%), оказывающие выраженное
противовоспалительное, антибактериальное, противогрибковое, ранозаживляющее,
противоязвенное, иммуномодулирующее и антиоксидантное действие [1,2]. На сегодня календула входит в десятку самых возделываемых лекарственных растений как в России, так и за рубежом. Календула культивируется и как декоративное растение, за последние годы селекционерами было создано более 50 сортов, отличающихся размерами, махровостью и окраской цветка. На территории Кузбасского ботанического сада начато
исследование по изучению декоративных сортов календулы лекарственной в качестве сырьевого источника ценных БАС в условиях сибирского региона.
Цель настоящего исследования заключалась в комплексной оценке семи декоративных коммерческих сортов календулы лекарственной в качестве источников фенольных БАС и изучению их антиоксидантной активности. Материалы и методы. Объектом исследования служили соцветия декоративных сортов календулы лекарственной, выращенных на территории «Аптекарского огорода» Кузбасского ботанического сада в полевой сезон 2019 года. Полевые опыты закладывали на делянках с учетной площадью 1 м2. Для посева использовали семена агрофирмы «Гавриш», которые приобретали в торговой сети. Сбор соцветий проводился вручную при раскрытии не менее половины язычковых цветков. Сырье сушили воздушно-теневым способом.
Качественный анализ БАС проводили с помощью ТСХ [3]. Для установления строения антоциановых пигментов проводили кислотный гидролиз извлечений смесью 70% спирт - конц. HCl (5:1). Для идентификации агликонов использовали ТСХ в системе этилацетат - толуол - вода - муравьиная кислота (12:3:0,8:1,2).
Получение извлечений 70% этанолом и количественный анализ флавоноидов в пересчете на рутин (мгРТ/г абсолютно сухого сырья) проводили в соответствии с [3]. Общее содержание фенольных соединений определяли спектрофотометрическим методом с реактивом Folin-Ciokalteu в пересчете на галловую кислоту (мгГК/г абсолютно сухого сырья) [4]. Количественное содержание антоцианов определяли спектрофотометрически после кислотного гидролиза в пересчете на цианидина хлорид [4]. Антиоксидантную активность (АОА) устанавливали DPPH-методом [5].
Все анализы выполнялись в трехкратной повторности, данные обрабатывались с использованием стандартных статистических методов, с применением пакетов MS Excel и STATISTICA 6.0.
Результаты и обсуждение. В настоящем исследовании было изучено влияние сорта на накопление фенольных соединений - общий фенольный индекс (мгГК/г), флавоноидов (мгРТ/г) в пересчете на рутин и антоцианов и определения АОА.
Изучаемые сорта имеют следующие морфологические признаки : «Кремово-белая» (I)
- соцветия махровые кремово-белой окраски; «Гейша» (II) - сильноветвистое растение высотой до 55 см, на цветоносах располагаются крупные, диаметром до 10 см, густомахровые ярко-оранжевые, черепитчатой форы соцветия. Язычковые цветки оранжевые, трубчатые темно-бордовые, почти чёрные; «Солнце Египта» (III) -высота генеративных побегов 45-50 см, образует крупные, махровые, красные соцветия с черной серединкой. Листья довольно крупные, светло-зеленые; «Каблуна Голд» (IV) - сорт с крупными, оригинальными соцветиями; «Калифорнийская» (V) - соцветия крупные, диаметром 8-9 см, густомахровые, черепитчатые; «Тач оф ред» (VI)
- соцветия крупные, желтой, оранжевой, розоватой окраски с темным центром; «Календула лекарственная» (VII) - высота растений 45-70 см, соцветия густомахровые, язычковые цветки ярко-оранжевые. В качестве контроля использовали сырье фармакопейного качества «Цветки ноготков» (VIII) (АО «Красногорсклексредства»), приобретенные в аптечной сети.
Методом ТСХ подтверждено
единообразие качественного состава
флавоноидов и фенолкарбоновых кислот, что еще раз подтверждает принадлежность изучаемых
образцов к одному виду. На хроматограммах всех образцов обнаруживаются четыре зоны с желтой или оранжевой-желтой флуоресценцией (флавоноиды); две зоны с голубой флуоресценцией выше зоны рутина (по возрастанию хлорогеновая кислота, затем кофейная кислота). На хроматограммах образцов
II, III, IV, V и VI обнаружены зоны адсорбции антоциановых соединений, гликозидной природы (Я^- 0,5-0,8)). После кислотного гидролиза извлечений из этих образцов сырья методом ТСХ установлено, что основным агликоном является цианидин.
Для определения АОА исследуемых извлечений применялся метод БРРИ [5].Для каждого извлечения был построен график зависимости АОА от объема 70% водно-этанольных извлечений (мкл), полученных для всех образцов в стандартных условиях, проведен корреляционный анализ (г > 0,98). Величиной АОА изучаемых извлечений был выбран объем исследуемых извлечений (1:10), ингибирующий 50% радикалов БРРИ.
Показано, что большей АОА обладают извлечения из цветков сортов «Тач оф ред» (образец VI, 344 мкл), «Солнце Египта» (образец
III, 426 мкл) и «Каблуна Голд» (образец IV, 517 мкл) активность данных сортов в отношении ингибирования БРРИ значительно превышает данный показатель для фармакопейного сырья (980 мкл) и в 1,2 - 1,5 раза (619-779 мкл) для других изучаемых сортов. Известно, что экстракты календулы не обладают высокими показателями АОА [2], в сравнении и другими природными антиоксидантами. Это в первую очередь связано с особенностями строения доминирующей группы фенольных соединений календулы - гликозидов изорамнетина. В их структуре отсутствуют важные для проявления АОА орто-дифенольная группа в кольце В и свободные гидроксильные группы в положении 3 и 5 кольца С, что сказывается на показателях их АОА.
Как показали проведенные исследования сорта с наибольшей АОА не являются лидерами по накоплению флавоноидов. По снижению содержания флавоноидов в цветках, коммерческие сорта календулы можно расположить в следующем порядке: образец I (25,45±0,05 мгРТ/г) > образец V (24,09±0,01 мгРТ/г) > образец II (21,66±0,07 мгРТ/г) > образец VI (20,63±0,04 мгРТ/г) > образец VII (19,31±0,01 мгРТ/г) > образец IV (18,77±0,03
мгРТ/г) > образец III (18,51±0,03 мгРТ/г) > фармакопейное сырье «Цветки ноготков» (13,79±0,05 мгРТ/г). Также установлено, отсутствие корреляции АОА с общим содержанием фенольных соединений в извлечениях изучаемых коммерческих сортов календулы. Все сорта по этому показателю отличались незначительно, и общее содержание фенолов составляло от 3,13±0,13 до 3,52±0,05 мгГК/г в зависимости от сорта. В декоративных сортах II, III, IV, V и VI было выявлено присутствие антоцианов.
Доминирующими соединениями являются гликозиды цианидина, содержание которого в цветках исследуемых сортов составило от 2,18±0,98 до 3,88±0,04 мг/г. Яркоокрашенный декоративный сорт «Тач оф ред» (VI), проявляющий самую высокую АОА, содержит 7,76±1,15 мг/г антоцианов. В образцах I, VII и VIII
антоцианы практически отсутствовали (0,23 -0,36 мг/г)
Выводы. Настоящим исследованием
установлено, что основной вклад в АОА экстрактов из цветков изучаемых сортов календулы, содержащих несколько групп фенольных соединений, вносят антоцианы. Анализ образцов цветков календулы фармакопейного качества показал пониженное содержание флавоноидов (13,79±0,05 мгРТ/г) по сравнению с исследуемыми коммерческими декоративными сортами (от 18,51±0,03 до 25,45±0,05 мгРТ/г). Представленные результаты показывают, что декоративные сорта календулы, выращенные в условиях сибирского региона, могут рассматриваться как потенциальные источники биологически активных соединений, для создания лечебно-профилактических средств и биологически активных добавок с антиоксидантной активностью.
Ответственный за переписку: Егорова Ирина Николаевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории рекультивации и биомониторинга ИЭЧ ФИЦ УУХ СО РАН, г. Кемерово, Российская
Федерация, E-mail: [email protected]
Corresponding Author: Egorova Irina Nikolayevna, Ph. D in Biology, Senior Researcher at the Reclamation and Biomonitoring Laboratory ofInstitute of Human Ecology of the Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch Russian Academy of Science, E-mail: nir [email protected]
