Сравнительный анализ эффективности экстракции биологически активных компонентов чистотела большого водой в субкритическом состоянии

Изучен химический состав экстрактов чистотела большого полученных в субкритическом состоянии. Было проведено сравнительное исследование состава водных экстрактов чистотела большого, полученных в субкритических условиях в динамическом режиме при 130°C, 160°C, 190°C и этанольных экстрактов. Выяснено, что наибольшая эффективность экстракции компонентов чистотела большого субкритической водой наблюдается при 160°С и давлении 5 МПа. Полученные экстракты можно использовать для производства лекарственных и косметических средств.

Ключевые слова: чистотел большой, экстракция, газовая хроматография, субкритическая вода, алкалоиды.

Чистотел большой — это многолетнее лекарственное травянистое растение с прямыми, в верхней части ветвящимися стеблями, высота которых может достигать 1 м. Все части растения содержат золотисто-желтый млечный сок [1].

Чистотел большой является одним из самых богатых растительных источников биологически активных соединений. В надземных частях растения обнаружены флавоноиды, сапонины, небольшое количество эфирного масла, каротин и витамин С, органические кислоты. Во всех частях чистотела содержатся алкалоиды, особенно много их в корнях (до 4,14 %). Всего из чистотела выделено около 20 алкалоидов, в том числе хелидонин, оксихелидонин, метоксихелинин, хелеритрин, сангвинарин, протопин, спартеин, берберин и др. [1,3–6].

Определено, что алкалоиды чистотела ингибируют ацетилхолинэстеразу и моноаминоксидазу, а также оказывают выраженное цитотоксическое воздействие. Хелидонин используется в качестве спазмолитического средства, сангвиритрин оказывает антихолинэстеразное, противогрибковое и антитрихомонадное воздействие. Протопин повышает тонус маточной мускулатуры. Берберин оказывает холеретическое воздействие. Хелидоническая кислота чистотела оказывает терапевтическое воздействие при неспецифическом язвенном колите [1].

В современных исследованиях по определению качественного и количественного состава растительного сырья используют различные способы экстракции биологически активных соединений. Наиболее простыми способами экстрагирования являются статические. В частности, для выделения алкалоидов, использовали мацерацию [7], экстракцию хлороформом [8], экстракцию растворами уксусной кислоты и этанола различных концентраций [9].

Метод экстракции водой в субкритическом состоянии рассматривается в литературе не так обширно, как традиционные методы. Поэтому исследования в данной области представляются довольно перспективными.

Целью данной работы являлось сравнительное исследование состава водных экстрактов чистотела большого, полученных в субкритических условиях в динамическом режиме при 130°C, 160°C, 190°C и этанольных экстрактов.

Экспериментальная часть

В качестве объекта были выбраны образцы сырья чистотела большого производства АО «Красногорсклексредства», приобретенного в аптечной сети.

Пробы экстрактов при динамической экстракции отбирались фракциями по 5 мл. Первые фракции были прозрачными и густо окрашены в жёлто-коричневый цвет. По мере увеличения объёма пропущенного экстрагента, экстракты становились менее окрашенными, а также мутными за счёт образования дисперсных систем.

Анализ экстрактов проводили методом газовой хроматографии-масс спектрометрии (ГХ-МС) напрямую, а также после переэкстракции этилацетатом из нейтральной, кислой и щелочной сред с дальнейшим выпариванием этилацетатного экстракта и дериватизацией сухого остатка с помощью N,O-бис-триметилсилилтрифторацетамида.

Хроматографический анализ экстрактов проводился на газовом хроматографе с масс-селективным детектором Agilent Technologies 7890A-5975С (США). Разделение проводилось на капиллярной колонке HP5-ms (30м×0,25 мм× 0,25 мкм) с неподвижной фазой 5 %-дифенил-метилполисилоксан. При следующем режиме хроматографирования: термостат колонок 40°C (5мин) — нагрев со скоростью 7°C/мин до 300°С (15 мин), температура инжектора 280°C, поток газа-носителя гелия 1 см ³ /мин, объем вводимой пробы 1 мкл, сброс пробы 1:20, температура интерфейса 280°C, температура ионного источника 230°C, температура квадруполя 150°C, диапазон сканирования 45–550 а.е.м.

Обсуждение результатов

При прямом анализе полученных экстрактов методом ГХ-МС было идентифицировано около 97 компонентов, которые принадлежат различным классам. Анализ показал, что в экстрактах практически не содержится летучих соединений и все соединения, идентифицированные в экстрактах, были обнаружены после проведения дериватизации с БСТФА. В число основных входят: карбоновые кислоты — яблочная, лимонная, кофейная, щавелевая, глюконовая; алкалоиды — берберин, протопин; спирты — ксилит; аминокислоты — аланин, пролин.

При экстракции из кислой среды было обнаружено около 80 компонентов, в нейтральной 5, в щелочной 14 соединений. Это говорит о преобладании протогенных веществ в составе экстрактов чистотела. Анализ экстрактов при различных температурах показал, что максимальное число извлеченных соединений характерно для экстрактов, полученных при 160°С, при этом наименее эффективной оказалась экстракция при 190°С. Алкалоиды берберин и протопин идентифицировали только в извлечениях, полученных при 160°С. Сравнение компонентного состава субкритических водных и традиционных этанольных экстрактов показало, что существенной разницы в составе нет.

Для средней оценки извлечения нелетучих соединений проводили пофракционный анализ сухого остатка. Установлено, что после пропускания 5 см ³ субкритической воды наблюдается наибольший выход нелетучих компонентов для всех исследуемых температур экстракции. Далее происходит уменьшение массы извлекаемых компонентов. При сравнении количества извлекаемых нелетучих компонентов в исследуемых типах экстрактов установлено, что экстракция 80 % этанолом эффективнее экстракции субкритической водой при 130°С, 160°С и 190°С. Несмотря на это, субкритические водные экстракты обладают рядом преимуществ: содержат экологически чистую матрицу, компонентный состав по сравнению с этанольными экстрактами практически одинаков, только концентрация веществ меньше.

Выводы. Наибольшая эффективность экстракции компонентов чистотела большого субкритической водой наблюдается при 160°С и давлении 5 МПа. Качественный состав водных экстрактов сопоставим с составом этанольных извлечений. Полученные экстракты можно использовать для производства лекарственных средств, их модификаций, а также косметических средств.

Литература:

1. Лигун, А. М. Лекарственные растения: учеб. Пособие [Текст] / А. М. Лигун, С. А. Берсенева // ФГБОУ ВПО ПГСХА. — Уссурийск, 2014. — 386 с.
2. Рузиева, И. Г. Перспективное средство фитотерапии чистотел [Электронный ресурс] / И. Г. Рузиева, И. Д Кароматов // Электронный научный журнал «Биология и интегративная медицина» № 2 — февраль (19). — 2018. — с. 75–90 URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34943074& (дата обращения 15.11.22)
3. Жалсрай, А. Изучение нейропротективного действия экстракта чистотела большого (Chelidonium majus L.) in vitro [Текст] / А. Жалсрай, Л. Ц. Санжиева // Институт традиционной медицины и технологии ФГБОУ ВО «Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова» ACTA BIOMEDICA SCIENTIFICA. — 2019 — Vol. 4, № 2
4. Артамонова, Е. С. Разработка методов качественного и количественного анализа травы чистотела большого [Текст] / Е. С. Артамонова, В. А. Куркин // Химико-фармацевтический журнал. Том 42, № 11. — 2008. — С. 31–33.
5. Мирзаева, Х. А. Распределение некоторых биологически активных веществ в надземных и подземных частях chelidonium majus. Республики Дагестан [Текст] / Х. А. Мирзаева, Ф. М. Гусейханова // Вестник Дагестанского государственного университета. Серия 1. Естественные науки. Том. 32. Вып. 2. — 2017. — С. 69–74.
6. Прокопенко, Ю. С. Идентификация алкалоидов чистотела в мягкой лекарственной форме [Текст] / В. А. Георгиянц [и др.] // ВІСНИК ФАРМАЦІЇ Национальный фармацевтический университет (Харьков) № 1. — 2009. — С. 15–18.
7. Seidler-Łożykowska, K. Сontent of alkaloids and flavonoids in celandine (chelidonium majus l.) herb at the selected developmental phases [Text] / B. Kędzia [et al.]// Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 15(4). — 2016. — p. 161–172
8. Чомаев, Х-М. П. Спектральные характеристики соединений, выделяемых прямой экстракцией из чистотела большого (chlidonium majus l.; семейство маковые — papaveraceae) [Текст] / Х-М. П. Чомаев, Свистунов А. А., Бородулин В.Б // Успехи современного естествознания № 11. — 2004. — 104 с.
9. Погоцкая, А. А. Влияние возрастающих концентраций уксусной кислоты на извлечение алкалоидов из травы чистотела большого — chelidonium majus / А. А. Погоцкая, Г. Н. Бузук, Н. А. Алексеев // Вестник фармации № 3 (45). — 2009. — С 21–27.
10. Никитченко Н. В. Экстракционно-хроматографическое определение качества лекарственного растительного сырья «расторопша пятнистая» /И. А. Платонов, Л. А. Онучак, Ю. И. Арутюнов // Аналитика и контроль. — 2012. — Т.16, № 2. — С. 169–173.