Библиографическое описание:

Аронбаев Д. М., Тен В. А., Юлаев М. Ф., Аронбаев С. Д. Исследование антиоксидантной активности растительности Ферганской долины // Молодой ученый. — 2015. — №4. — С. 30-34.

Определена суммарная и относительная антиоксидантная активность водных и спиртовых экстрактов, полученных из некоторых растений, произрастающих в Ферганской долине Республики Узбекистан. Применен потенциометрический метод оценки антиоксидантной активности по изменению аналитического сигнала электрохимического датчика с рабочей камерой 0,1 мл в медиаторной системе, содержащей 0,005 М K3 [Fe(CN)6] и 0,00001 М K4 [Fe(CN)6] в 0,05 М фосфатном буфере с рН 6,86. В качестве стандарта вещества-антиоксиданта использован раствор аскорбиновой кислоты. Предел обнаружения антиоксидантной активности составляет 0,07 мг/мл относительно аскорбиновой кислоты. Предложен метод расчета антиоксидантной активности экстрактов без построения калибровочного графика. Приводятся количественные значения измеренной антиоксидантной активности в экстрактах растений. Показано, что практически все исследуемые растения обладают в большей или в меньшей степени антиоксидантными свойствами, причем более ярко выраженными в спиртовых экстрактах.

Ключевые слова: флора Ферганской долины, лекарственные растения, антиоксиданты, потенциометрическое определение.

 

Введение

Применение целебных трав и аптечных сборов на их основе в традиционной и народной медицине в настоящее время особенно актуально, что обусловлено существенным преимуществом растений по сравнению с химическими медикаментозными препаратами. Главное из них — отсутствие побочных эффектов и комплексное воздействие на организм [1]. В связи с этим возникает необходимость поиска наиболее перспективных растений, обладающих высоким потенциалом по содержанию биологически активных веществ.

В этом отношении флора заповедных зон Узбекистана, в частности Ферганской долины, представляет несомненный интерес для многих исследователей [2]. Ферганская долина — это межгорная впадина на юго-востоке Узбекистана площадью около 20000 кв.км., окруженная горными хребтами, высота которых местами достигает 5000 м над уровнем моря [3]. Флора Ферганской долины насчитывает не менее 2625 видов различных растений с преимущественным ареалом обитания в зависимости от ландшафтных условий [4]. Горные отроги и вершины Кураминского, Чаткальского, Ферганского, Алайского, Туркестанского хребтов являются естественной условной границей региона Ферганской долины.

Такие примечательные ландшафтно-географические условия создают предпосылки для сосуществования различных дикорастущих растений, содержащих большое количество естественных полезных макро-, микроэлементов и биологически активных веществ, за счет которых можно значительно обогатить список пригодных для фитотерапии растений [5].

Известно, что антиоксидантная активность веществ растительного происхождения в значительной степени определяет лекарственную ценность растения [6]. При этом, если для многих лекарственных растений флоры Ферганы известен макро- и микроэлементный состав [7–9], то исследования их антиоксидантной активности практически не проводились. Целью настоящего исследования является определение суммарной антиоксидантной активности некоторых растений, составляющих флору Ферганской долины.

Экспериментальная часть

Материалом для исследования служили фитосборы, собранные в районе предгорных равнин, предгорий и лугово-степной зоны Ферганской долины в августе-сентябре месяцах в период их цветения и созревания. Высушенные в тени до воздушно-сухого состояния части растений были измельчены до размера частиц 0,5–1,0 мм. Экстракты растений были получены методом мацерации с использованием дистиллированной воды и спиртовых растворов с объемным содержанием этилового спирта 40 % в соответствии с рекомендациями, приведенными в фармацевтических сборниках [10]. Полученные экстракты фильтровали через бумажный фильтр «белая» лента.

Для измерения антиоксидантной активности полученных настоев 0,1 мл экстракта смешивали с 0,9 мл раствора медиатора, содержащего 0,005 М K3 [Fe(CN)6] + 0,001M K4 [Fe(CN)6] в 0,05М фосфатном буфере с рН 6,86. 1,0 мл этой смеси с помощью пипеточного микро-дозатора инжектировали в рабочую камеру электрохимического датчика.

Электрохимический датчик представлял собой двухэлектродную систему, состоящую из золотого планарного электрода, контактирующего с хлорсеребряным электродом сравнения через рабочую микрокамеру, объемом ~ 0,1 мл. Электрохимический датчик был подключен к иономеру И-130М.

В качестве стандарта антиоксидантной активности были использованы свежеприготовленные водные и спиртовые растворы аскорбиновой кислоты с известной концентрацией.

Данные получены усреднением 3–4 параллельных определений. Статистическая и математическая обработка полученных данных осуществлялась с помощью пакета статистических программ «Microsoft Excel» [11] и метода множественной регрессии, при этом статистическая ошибка не превышала 2–4 % от определяемой величины.

Результаты и обсуждение

В основе методов оценки общей антиоксидантной активности лежат реакции взаимодействия с долгоживущими свободными радикалами, которые служат прототипом свободных радикалов, образующихся в живой клетке [12].

Взаимодействие антиоксидантов со свободными радикалами и активными кислородными соединениями (O2˙ˉ, HO˙, H2O2, O и др.) сопровождается передачей электрона и, следовательно, имеет электрохимическую природу.

В работе [13] описан метод потенциометрического определения антиоксидантой активности в водных растворах с применением медиаторной системы, в качестве которой используется смесь ферро-феррицианид-ионов, способных обратимо превращаться на рабочем электроде. При введении в раствор, содержащую такую медиаторную систему, вещества, обладающего антиоксидантными свойствами, протекает химическая реакция между окисленной формой медиатора и антиоксидантом. Изменение потенциала индикаторного электрода в этой системе служит источником информации об антиоксидантной активности вещества.

n∙ [Fe(CN)6]-3 + m∙АО = n∙ [Fe(CN)6]-4 + m∙AOОx                                                                         (1)

где АО — антиоксидант, AOОx — продукт окисления антиоксиданта;

n, m — стехиометрические коэффициенты реакции.

Следует отметить, что выбор медиаторной системы должен отвечать ряду требований: термодинамическая возможность протекания химической реакции реагента с основными антиоксидантами, обратимость электродной реакции медиаторной системы, быстрое установление равновесного потенциала, Нернстовская зависимость потенциала от изменения концентрации компонентов системы и достаточно высокая скорость реакции с основными антиоксидантами.

Экспериментально нами установлено, что для получения адекватного аналитического сигнала датчика в качестве медиаторной системы оптимально использовать смесь 0,005М K3 [Fe(CN)6] и 0,0001М K4 [Fe(CN)6] в 0,05М растворе фосфатного буфера с рН 6,86. Аналитический сигнал датчика в такой системе хорошо воспроизводим, предлогарифмический коэффициент k = d(ΔE) / d(lg(COx / CRed)) близок к Нерстовской зависимости и составляет 56 ± 1 мв. Время установления потенциала электрохимического датчика не превышало 15 секунд. Инжекция с помощью дозатора пипеточного типа анализируемой пробы, объемом 1,0 мл в рабочую микрокамеру датчика, обеспечивает ее многократную промывку самим анализируемым раствором, что обеспечивает воспроизводимость аналитического сигнала.

В качестве стандарта антиоксидантной активности нами выбрана аскорбиновая кислота, окисление которой до дегидроаскорбиновой кислоты происходит в результате ее взаимодействия с окисленной формой [Fe(CN)6]-3 — ионов.

С6Н8О6 + 2 [Fe(CN)6]-3 = С6Н6О6 + 2 [Fe(CN)6]-4 + 2 Н+                                                          (2)

Как известно, аскорбиновая кислота способна восстанавливать многие электроактивные вещества неорганической и органической природы, которые также способны проявлять как антиоксидантные, так и прооксидантные свойства [14]. К тому же при действии сильных окислителей аскорбиновая кислота может окисляться в треоновую и щавелевую кислоты. Поэтому эквивалент аскорбиновой кислоты может изменяться в зависимости от силы окисляющего ее окислителя [15].

В связи с этим, сумма антиоксидантов, присутствующих в растениях, напитках, продуктах питания по-разному может взаимодействовать с ред-окс системой медиатора, и определить стехиометрические коэффициенты в уравнении (1) взаимодействия антиоксиданта с окисленной формой медиатора, как предлагают авторы [13], практически не представляется возможным. В этом случае потенциал индикаторного электрода в растворе, содержащем медиаторную систему и антиоксиданты, будет представлять аддитивную составляющую различных взаимодействий всех присутствующих в анализируемой пробе компонентов.

Выход из этого положения нам видится в проведении измерения потенциала электрода в анализируемом растворе с последующим его сравнением с условно принятым антиоксидантом-стандартом, например с концентрацией аскорбиновой кислоты 1,0 мг/мл.

Нами исследована зависимость сигнала датчика от концентрации аскорбиновой кислоты в медиаторной системе 0,005М K3 [Fe(CN)6] / 0,0001М K4 [Fe(CN)6].

На рисунке 1 приведена калибровочная зависимость E = f (lgCAK)

Рис. 1. Калибровочный график для определения аскорбиновой кислоты в модельных растворах.

 

Из рисунка 1 следует, что график зависимости аналитического сигнала электрохимического датчика от логарифма концентрации аскорбиновой кислоты линеен в диапазоне концентраций 0,1–1,0 мг/мл с предлогарифмическим коэффициентом (наклоном) -48±1 мв на декаду. Предел обнаружения составляет ~ 0,07 мг/мл. Такая чувствительность достаточна для обнаружения потенциально значимой антиоксидантной активности большинства веществ растительного происхождения.

Учитывая линейность зависимости E = f (lgCAK) в диапазоне концентраций аскорбиновой кислоты 0,1 ÷ 1 мг/мл и хорошую воспроизводимость аналитического сигнала, количественное определение антиоксидантной активности образцов проводили без построения калибровочного графика по формуле: ;

где s2 — концентрация стандарта аскорбиновой кислоты, соответствующей верхней границе ожидаемого диапазона анализируемых растворов, т.е 1,0 мг/мл

k — крутизна электродной функции датчика: ;

где Е1 и Е2 устойчивые показания потенциометра при измерении стандартов растворов аскорбиновой кислоты с концентрациями, соответствующими нижней (s1 = 0,1 мг/мл) и верхней (s2 = 1,0 мг/мл) границе ожидаемого диапазона анализируемых растворов, а ЕХ — показания потенциометра в анализируемом растворе.

В таблице 1 приведены значения антиоксидантной активности водных и спиртовых (водочных) экстрактов растений флоры Ферганской долины.

Таблица 1

Значения антиоксидантной активности водных и спиртовых (водочных) экстрактов растений флоры Ферганской долины

№/№

Наименование

Латинское название

АОА, мг/мл водный экстракт

АОА, мг/мл(г) спиртовый экстракт (40 % этанол)

1.

Тысячелистник

Achillea

0,097

0,216

2.

Александрийский лист (сена)

Folium Sennae

< П.О.*

0,171

3.

Пижма

Tanacetum

0,228

0,202

4.

Бессмертник

Hypericum

0,274

0,345

5.

Полынь горькая

Artemisia absinthium

0,122

0,214

6.

Солодка

Glycyrrhizae radices

0,087

0,173

7.

Шафран

Crocus

< П.О.*

0,177

8.

Аир обыкновенный

Acorus calamus

0,110

0,171

9.

Шиповник

Rosa

0,210

0,387

10.

Чабрец (тимьян)

Thymus

0,226

0,287

11.

Хвощ полевой

Equisetum arvese

< П.О.*

0,189

12.

Лисий хвост

Alopecúrus

0,080

0,149

13.

Тмин

Carum

0,074

0,144

14.

Девясил (желтый цвет)

Inula

0,237

0,255

15.

Боярышник

Crataegus

0,082

0,306

16.

Зверобой

Hypericum

0,305

0,379

17.

Ромашка аптечная

Matricaria chamomila

0,215

0,324

18.

Мелисса

Melissa officinalis

0,160

0,190

* П.О. — предел обнаружения

 

Водные настои александрийского листа, шафрана, хвоща, тмина показали низкую антиоксидантную активность. В то же время спиртовые экстракты, проведенные 40 % этиловым спиртом, показали более значительные антиоксидантные активности для всех исследуемых растений. Объяснение этому можно дать, допуская, что растворы этилового спирта в большей степени извлекают антиоксиданты из растений, причем не только водо-, но и частично жирорастворимые, при этом прямой корреляции не наблюдается.

На рисунке 2 приведена диаграмма антиоксидантной активности водных и спиртовых экстрактов исследуемых растений относительно принятого нами стандарта аскорбиновой кислоты.

Рис. 2. Сравнительная диаграмма антиоксидантной активности водных и спиртовых экстрактов растений относительно условно принятого стандарта аскорбиновой кислоты (1 мг/мл).

 

Выводы

1.         Исследована суммарная антиоксидантная активность водных и спиртовых (водочных) экстрактов 18 растений, произрастающих в Ферганской долине и признанными народной медициной лекарственными.

2.         Все из исследуемых растений обладают в той или иной степени антиоксидантной активностью. При этом водные экстракты бессмертника, шиповника, чабреца, девясила и зверобоя обладают более ярко-выраженной суммарной антиоксидантной активностью, по сравнению с другими исследуемыми растениями.

3.         Спиртовые (водочные) экстракты всех исследуемых растений обладают антиоксидантной активностью, превышающую таковую для водных экстрактов в 1,5–2,5 раза, что может быть объяснено лучшей экстрагируемостью биологически активных веществ из биомассы растений.

 

Литература:

 

1.         Халматов Х. Х. Растения Узбекистана с диуретическим действием. –Ташкент: Медицина, 1979. — 47 с.

2.         Камелин Р. В. Флорогенетический анализ естественной флоры горной Средней Азии. — Л:, 1973. — 356 с.

3.         Ферганская долина / Википедия.ru.wikipedia.org/wiki/.

4.         Арифханова М. М. Растительность Ферганской долины. — Ташкент:, 1967. -294 с.

5.         Павлюченко И. И., Юсупов М. Ю., Никитин М. В., Басов А. А. Фитопрофилактика как массовое средство охраны здоровья населения. Окислительный стресс (проблемы мониторинга и коррекции с использованием природных антиоксидантов). — Краснодар: Изд-во Кубанского Гос.Мед.Унив-та / www/fitobfiz.ru/book/info.php#10.

6.         Яшин Я. И., Рыжнев В. Ю., Яшин А. Я., Черноусова Н. И. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и их влияние на здоровье и старение человека. — М:, 2009.

7.         Абдурахманов А. А., Худойбердиев Т. Х, Урманов С. М., Акбаров А. С. Микроэлементный состав некоторых дикорастущих полезных растений южной Ферганы и их фитоиндикационные особенности // XI всесоюзная конф. по биологической роли микроэлементов и их применении в сельском хозяйстве и медицине. Самарканд, 1990. —Т. 2. — С. 160–161.

8.         Игамбердиева П. К., Абдурахмонов М. А. Элементный состав растений ферганской долины и перспективы их использования в медицинской практике // «Современная медицина: актуальные вопросы»: материалы межд. заочной научно-практич. конференции. (30 апреля 2012 г.) Россия, г.Новосибирск, 30 апреля 2012 г.

9.         Игамбердиева П. К., Ибрагимов А. А. Распространение химических элементов в ферганских видах полыни: Аrtemisia ferganensis, А.annua, А.scoparia.// Cборник «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья». — Барнаул. — 2009. — С. 236–237.

10.     Общие методы анализа. Лекарственное сырье. Настои и отвары // Государственная фармакопея СССР. 11-е изд. Вып. 2. — М:, 1990. — С. 147.

11.     Billo E. J. Excel ®for Chemists: A Comprehensive Guide. — N.Y, 2001 by John Wiley & Sons.Inc.

12.     Хасанов В. В., Рыжова Г. Л., Мальцева Е. В. Методы исследования антиоксидантов // Химия растительного сырья. — 2004. -№ 3. — C. 63–95.

13.     Брайнина Х. З., Иванова А. В., Шарафутдинова Е. Н. Оценка антиоксидантной активности пищевых продуктов методом потенциометрии // Известия высших учебных заведений // Пищевая технология. — 2004. — № 4. — C. 73–75.

14.     Рогожин В. В. Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы живых организмов. — СПб.: ГИОРД, 2004. — 240 с.

15.     Крешков А. П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Количественный анализ. Т.2. — М.: Химия, 1971. –С.276.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle