CC BY
88
УДК 582.998 + 581.19
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА СУХОГО ЭКСТРАКТА КАКАЛИИ КОПЬЕВИДНОЙ
© Д.Н. Оленников1, Л.М. Танхаева1, Г.Г. Николаева1, А.В. Рохин2, Д. Ф. Кушнарев2
1 Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ (Россия), e-mail: [email protected]
2Аналитический центр Иркутского государственного университета,
Иркутск (Россия), e-mail: [email protected]
Проведено исследование качественного состава и количественного содержания БАВ сухого экстракта какалии копьевидной. Установлено наличие органических кислот, каротиноидов, хлорофиллов, ароматических кислот, кумаринов, дубильных веществ, аскорбиновой кислоты, свободных сахаров, пектиновых веществ, макро- и микроэлементов.
Введение
В Лаборатории экспериментальной фармакологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН (Улан-Удэ) разработан способ получения сухого экстракта какалии копьевидной Cacalia hastata L. (Asteraceae) [1] и установлено, что он обладает кардиопротекторным действием.
В настоящем сообщении приводятся результаты изучения химического состава сухого экстракта какалии копьевидной (СЭКК).
Экспериментальная часть
Сырье. Листья какалии копьевидной Cacalia hastata L. собирали в июле 2000 г. в лесостепной зоне Мухоршибирского р-на (Бурятия). Собранный материал высушивали на воздухе, измельчали.
Общие экспериментальные условия. Молекулярную массу органических кислот определяли потенциотитриметрическим методом [2]. Потенциометрическое титрование проводилось на приборе «Ионометр универсальный ЭВ-74». Температуру плавления определяли с помощью прибора IA-9100 (UK). Спектрофотометрические измерения проводили на приборе Cecil 2011 (Англия). Данные 13С ЯМР-спектроскопии получены на ЯМР-спектрометре VARIAN-VXR 500S, рабочая частота 125.7 МГц и J=140 Гц в дейтероводе и дейтеродиметилсульфоксиде (Аналитический центр Иркутского государственного университета, Иркутск). Анализ методом ВЭЖХ проводили на жидкостном хроматографе «Милихром А-02» на колонке (1 = 75 мм, 0 2 мм), упакованной сорбентом «Nucleosil, 100-5, C18», с эффективностью, равной 5000 т.т. по пику хризена (k' = 10). Эмиссионно-спектральный анализ проводили на спектрографе ДФС-8. Оптическое вращение определяли на поляриметре Coers, 1 = 10 см при 20 °С.
Хроматографию органических кислот проводили на бумаге FN-16 (10 °С, восходящий ток растворителя) в системах растворителей бутанол - муравьиная кислота - вода (18 : 2 : 5) (I), этиловый эфир
- муравьиная кислота - вода (18 : 5 : 9) (II) после обработки 0,5% раствором бромфенолового синего (pH 9,2) относительно аутентичных образцов органических кислот. Количественное содержание общих и индивидуальных органических кислот определяли потенциотитриметрическим методом [3].
* Автор, с которым следует вести переписку.
Пигментный комплекс выделяли ацетоном и далее фракционировали по [4]. Индивидуальные соединения идентифицировали на основании характеристических максимумов, хроматографической подвижности («Sorbfil ПТСХ-П-А-УФ», хлороформ - этиловый спирт (19 : 1), хроматограммы проявляли 10% раствором фосфорномолибденовой кислоты и насыщенным раствором SbCl3 в хлороформе). Количественное определение осуществляли хромато-спектрофотометрически по известным удельным коэффициентам экстинкции [4, 5].
Определение ароматических кислот проводили методом хроматографии на бумаге (FN-12, бутанол-1
- уксусная кислота - вода (40 : 12 : 28), система Форесталя, 2, 5, 15% уксусная кислота) и ВЭЖХ. Оксикоричные и оксибензойные кислоты определяли в градиентном режиме элюирования: градиент элюента В от 15 до 70% за 23,3 мин, при расходе элюентов 0,2 мл/мин. Элюент А - смесь водного раствора фосфата калия (КН2РО4, 0,05 М, рН = 3,0) и ацетонитрила при соотношении раствор фосфата калия : ацетонитрил 95 : 5 (об/об). Элюируемые кислоты детектировали при 218, 236, 260 и 274 нм, одновременно. Температура колонки 40°С. Количественное определение проводили методом внешнего стандарта. В качестве внешних стандартов использовали растворы индивидуальных соединений с известной концентрацией. Чистота соединений по данным ВЭЖХ составляла не менее 95%. Суммарная погрешность измерений не превышала 5%.
Обнаружение кумаринов проводили с помощью нисходящей бумажной хроматографии в системе формамид-хлороформ, тонкослойной - «Silufol», в системе хлороформ - этиловый спирт (19 : 1) после обработки хроматограмм реактивом Паули относительно аутентичных образцов скополетина, умбеллиферона и эскулетина.
Дубильные вещества определяли методом трилонометрического титрования [6].
Количественное содержание аскорбиновой кислоты определяли по разработанной нами хроматоспектрофотометрической методикой [11]. Соотношение содержания аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот проводили по Глафану [7].
Количественный анализ индивидуальных углеводов проводили по методу Зайцевой-Афанасьевой [8]. Очистку пектиновых веществ осуществляли на Сефадексе-100 согласно [9]. Молекулярную массу определяли вискозиметрически. Содержание галактуроновой кислоты в образцах пектиновых веществ определяли потенциотитриметрическим методом [10].
Обсуждение результатов
Органические кислоты
В СЭКК обнаружено десять веществ, относящихся к классу органических кислот; из них идентифицировано семь: винная, лимонная, щавелевая, яблочная, янтарная, фумаровая, пировиноградная; по хроматографической подвижности и специфическим реакциям два вещества отнесены к группе кислот первичного окисления сахаров. Идентификацию проводили в сравнении с аутентичными образцами.
Из СЭКК выделено четыре вещества; все выделенные вещества перекристаллизованы из воды. Идентификация и установление строения проводились с использованием данных по молекулярной массе, температуре плавления соединения и проб смешения с аутентичными образцами, хроматографической подвижности, качественных реакций, 13С ЯМР-спектроскопии (табл. 1). Выделенные вещества
идентифицированы как винная, лимонная, щавелевая, яблочная кислоты.
Общее содержание органических кислот в СЭКК достигает 25,5%. Из семи идентифицированных органических кислот установлено количественное содержание для шести: винная - 2,10%, лимонная -3,86%, щавелевая - 3,98%, яблочная - 4,58%, фумаровая - 0,42%, янтарная - 1,02%. Сумма идентифицированных органических кислот достигает 16%, неидентифицированных - 9,5%, следовательно, на долю кислот первичного окисления сахаров приходится до 37% от суммы кислот СЭКК.
Таблица 1. Идентификация органических кислот, выделенных из СЭКК
Шифр вещества М, г/моль Т °С 1пл? К Rf 13С-ЯМР (DMSO), м. д. Кислота
ОК1 150 170,5-171,1 0,38 0,36 72,3, 173,2 винная
ОК2 192 151,5-152,2 0,48 0,45 42,8, 72,6, 171,4, 174,6 лимонная
ОК3 90 99,9-101,5 0,57 0,50 161,1 щавелевая
ОК4 134 129,8-130,6 0,68 0,56 37,3, 65,7, 173,3, 175,3 яблочная
Фотосинтетические пигменты
Хромато-спектрофотометрическим методом установлено, что в СЭКК присутствуют пять каротиноидов и шесть хлорофиллов (табл. 2). Общее содержание пигментов достигает 2,5%, причем каротиноиды составляют % от общего содержания пигментов. Более 20% каротиноидов приходится на долю каротинов и около 80% - ксантофиллов. Содержание лютеина достигает более половины суммы каротиноидов. Свыше 70% всех хлорофиллов составляют хлорофиллы а и Ь. Изучение распределения хлорофиллов и феофитинов показало, что а-формы преобладают над Ь-формами, что связано как с активностью хлорофиллазы, так и с наличием в листьях каротиноидов - природных антиоксидантов.
Таким образом, пигментный комплекс СЭКК включает 11 соединений. Следует отметить, что содержание витаминоактивных форм составляет более 20% от общего содержания каротиноидов.
Фенольные кислоты
При исследовании СЭКК методом бумажной хроматографии обнаружено присутствие не менее девяти ароматических кислот, что подтверждено методом ВЭЖХ; идентифицированы галловая, ванилиновая, сиреневая, коричная, кофейная, феруловая, хлорогеновая кислоты (табл. 3). Общее содержание ароматических кислот достигает 3,08%. Содержание оксибензойных кислот составляет 1,12%, оксикоричных кислот - 1,96%.
Кумарины
В бензольном извлечении из СЭКК обнаружено присутствие не менее пяти веществ кумариновой природы. Хроматографирование (на бумаге и в тонком слое силикагеля) с аутентичными образцами кумаринов, а также спектрофотометрирование с комплексообразующими добавками показали, что в СЭКК содержатся эскулетин, умбеллиферон и скополетин.
Дубильные вещества
В СЭКК обнаружено присутствие как гидролизуемых, так и конденсированных дубильных веществ. Содержание дубильных веществ в СЭКК достигает 16%.
Таблица 2. Каротиноиды и хлорофиллы СЭКК
Пигмент ^шаХ5 Содержание в СЭКК, мг% Содержание от суммы пигментов, %
а-каротин 420, 445, 475 (гексан) 16,84 0,66
Р-каротин 424, 453, 483 (гексан) 124,33 4,86
Лютеин 420, 444, 475 (гексан) 331,42 12,95
Виолаксантин 417, 443, 472 (гексан) 115,66 4,52
Неоксантин 412, 440, 469 (гексан) 38,17 1,49
Хлорофилл а 430, 580, 615, 663 (ацетон) 831,23 32,47
Хлорофилл Ь 455, 595, 645 (ацетон) 653,83 25,54
Феофитин а 502, 560, 612, 632, 667 (эфир) 221,16 8,64
Феофитин Ь 523, 560, 600, 660 (эфир) 194,48 7,60
Феофорбид а 470, 500, 534, 560, 610, 666 (эфир) 21,06 0,82
Феофорбид Ь 520, 553, 600, 655 (эфир) 12,10 0,45
Сумма каротиноидов 626.42 24,47
Сумма хлорофиллов 1933.86 75,53
Сумма пигментов 2560.28 100,00
Таблица 3. Фенольные кислоты СЭКК
Кислота Содержание в СЭКК, %
Оксибензойные кислоты
Галловая 1,00 ± 0,082
Сиреневая 0,05 ± 0,005
Ванилиновая 0,07 ± 0,004
Оксикоричные кислоты
Коричная 0,06 ± 0,003
Кофейная 0,56 ± 0,153
Феруловая 0,15 ± 0,010
Хлорогеновая 0,78 ± 0,072
Аскорбиновая кислота
Общее содержание аскорбиновой кислоты в СЭКК составляет 3,44%. Соотношение форм аскорбиновой кислоты составляет 7 : 3 (соответственно для аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот).
Углеводы
Свободные углеводы СЭКК представлены тремя моносахаридами - фруктозой, глюкозой, галактозой с содержанием 1,12; 0,64; 0,42%. Общее содержание свободных сахаров составляет 2,18%. Отрицательная реакция с йодом указывает на отсутствие глюкана типа крахмала. Осаждением 96% этанолом концентрированного водного раствора СЭКК, с последующей очисткой на сефадексе получена полисахаридная фракция (до 4%). Высокое значение удельного вращения (+200°), молекулярная масса около 12000, содержание галактуроновой кислоты в гидролизате до 60% показали, что эта фракция полисахаридов относится к пектиновым веществам.
Элементный состав
Было исследовано содержание 28 элементов в золе СЭКК методом эмиссионно-спектрального анализа (табл. 4).
Таблица 4. Макро- и микроэлементы СЭКК
Элемент Содержание в СЭКК, % Элемент Содержание в СЭКК, %
Ag 2,72-10-6 Mn 8Д7-10'3
Al 5,45-10-3 Na 1,0910-1
Ba 4,09-10"3 Ni 1,6310-4
Ca 1,36-Ю"1 P 2,72-10-1
Co 1,81 • 10-4 Pb 5,17-10-4
Cr 2,72-10"4 Si 4,09-10-1
Cu 5,45-10"4 Sr 2,18-10-3
Fe 2,72-10"1 Ti 1,6310-2
Li 3,47-10"4 Zr 5,47-10"4
Mg 4,05-10"1
Выводы
Проведено исследование химического состава сухого экстракта какалии копьевидной (Cacalia hastate L.), обладающего кардиопротекторным действием. Установлено наличие органических кислот, каротиноидов, хлорофиллов, ароматических кислот, кумаринов, дубильных веществ, аскорбиновой кислоты, свободных сахаров, пектиновых веществ, макро- и микроэлементов. Суммарное содержание органических кислот и каротиноидов в сухом экстракте какалии копьевидной составляет 25,5 и 626 мг%, соответственно.
Список литературы
1. Заявка на патент России №2003114548/14 (015239): Способ получения средства, обладающего
кардиопротекторной активностью / Д.Н. Оленников, С.М. Николаев, А.В. Цыренжапов, Г.Г. Николаева и др. Заявл. 15.05.2003.
2. Губен-Вейль Методы органической химии. Методы анализа. Т. II. М., 1963.
3. Оленников Д.Н., Танхаева Л.М., Николаева Г.Г. Органические кислоты лекарственных растений // Вестник БГУ. Сер. Медицина. 2003. Вып. 2. С. 146-149.
4. Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследования / Под ред. Д .И. Сапожникова. М.; Л., 1964. 120 с.
5. Foppen F.H. Tables for the Identification of Carotenoid Pigments // Chromatographic Reviews.- 1971. V. 14. P. 133298.
6. Химический анализ лекарственных растений / Под ред. Н.И. Гринкевича, Л.Н. Сафронича. М., 1983. 176 с.
7. Методы биохимического исследования растений / Под ред. А.И. Ермакова. Л., 1987. 355 с.
8. Зайцева Г.Н., Афанасьева Т.П. Количественное определение углеводов методом нисходящей хроматографии на бумаге // Биохимия. 1957. Т. 22. Вып. 6. С. 1035-1042.
9. Детерман Г. Гель-хроматография. М., 1970. 154 с.
10. Кайшева Н.Ш., Щербак С.Н., Компанцев В.А., Крикова Н.И., Иванова Л.И. Анализ пектинов защитного действия // Журнал аналитической химии. 1994. Т. 49. №11. С. 1158-1162.
11. Оленников Д.Н. Фитохимическое исследование листьев какалии копьевидной (Cacalia hastata L.): Дис. ... канд. фарм. наук. Улан-Удэ, 2003. 175 с.
Поступило в редакцию 8 февраля 2004 г.
После переработки 27 августа 2004 г.
