статья. Статья Тогжан. Аймакова т. Б., Такибаева а. Т., Султанова л. М., Султанмахмут а
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
ГРНТИ 31.23.19 АЙМАКОВА Т.Б., ТАКИБАЕВА А.Т., СУЛТАНОВА Л.М., СУЛТАНМАХМУТ А. (Карагандинский технический университет, Республика Казахстан, 100000, г. Караганда, пр-т. Нурсултана Назарбаева 56, e-mail: mega.aymakova@mail.ru) ПОИСК ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ 20-ГИДРОКСИЭКДИЗОНА ИЗ ЛЕВЗЕИ САФЛОРОВИДНОЙ (RHAPONTICUMCARTHAMOIDES (WILLD.) ILJIN ) С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ЭКСТРАКЦИИ Аннотация. В статье представлены экспериментальные данные по исследованию корней и корневищ левзеи сафлоровидной Rhaponticumcarthamoides(Willd.) Iljin. Установлено, что при повышении полярности экстрагента извлекаемость 20-гидроксиэкдизона (20Е) из растительного сырья заметно увеличивается, что подтверждается данными высокоэффективной жидкостной хроматографией. С использованием физико-химических методов анализа охарактеризованы основные функциональные группы исследуемого биологически активного соединения. Предложен оптимальный способ производства 20Е из левзеи сафлоровидной. Ключевые слова: высокоэффективная жидкостная хроматография, экстракция, ИК-спектр, УФ-спектр, экстрагент. Введение В связи с прогрессирующим ростом случаев побочных действий и аллергических реакций при использовании современных синтетических препаратов, в последние десятилетия наметилась тенденция широкого использования веществ растительного происхождения [1,2]. Растения синтезируют множество БАС в том числе стероидных компонентов, присущих как животному миру (холевые кислоты, кортикоиды, буфадиенолиды, экдистероиды, половые гормоны), так и свойственные только растительному (сердечные гликозиды, витанолиды, сапонины, брассиностероиды). Наиболее широко распространены в мировой флоре – экдистероиды, которые являются аналогами гормонов линьки и метаморфоза насекомых. Экдистероиды по химической природе принадлежат к полиоксистероидам с гидроксильными группами в стероидном ядре и боковой цепи, цис-сочленением между циклами А и В, содержащими 7-ен-6-он хромофорную и 14-ОН группу. Наиболее характерными и распространенными их представителями являются 20-гидроксиэкдизон (20Е) или экдистерон, 24(28)-дегидромакистерон А 2 и 2-дезоксиэкдизон [3-4]. Проведенный обширный химический скрининг показал, что фармакологически перспективным и промышленно значимым растительным сырьем для выделения адаптогенов из класса фитоэкдистероидов особое место заслуживает левзея сафлоровидная. Было установлено, что в наземных органах левзеи содержание фитоэкдистероидов, в частности, экдистерона- 2β,3β,14α,20R,22R,25-гексагидрокси-5β (Н)-холест-7-ен-6-он (20-гидроксиэкдизон или 20Е,) содержится в достаточном количестве, для применении данного растения в фармацевтических целях [5,6]. В этой связи целью настоящей работы явилось определение наиболее продуктивного и оптимального способа экстракции корней левзеи сафлоровидной с применением различных технологических параметров, данные которые в перспективе могут быть полезны для извлечения биологически активного экдистерона, что поможет наладить производство 20Е с минимальными энергетическими и экономическими затратами. Экспериментальная часть В качестве исследуемого растения на количественное содержание 20Е использовались корни и корневища левзеи сафлоровидной (Rhaponticumcarthamoides (Willd.) Iljin) компании ТОО «Planta» (Республика Казахстан, г.Шымкент). При определении оптимальных способов извлечения 20Е руководствовались и использовали ранее опубликованные методы экстракции экдистерона из различных видов растений флоры Республики Казахстан [7,8]. Сухое измельченное сырье в среднем размере 8-10 мм упакованное производителем повторно измельчали до размера частиц 2-3 мм. Каждая навеска составляла 5 гр. Для извлечения 20-гидроксиэкдизона использовался термический метод экстракции по температуре кипения растворителя на водяной бане с использованием этилацетата, хлороформа, хлороформно-спиртовой смеси, этилового спирта (96,2%), водного этанола (70%) и изопропилового спирта. Каждый способ экстракции левзеи проводился троекратно. Полученные экстракты с содержанием растворителя упаривались на ротационном испарителе ИР-1. Полученные густые экстракты помещались в стеклянную тару и в дальнейшем проведен качественный и количественный анализ. ИК-спектры в тонком слое получены с помощью прибора Avatar 360 ESP (рисунок 1), оптическая спектрофотометрия измерялось на Agilent Cary 60 (Рисунок 2).  Рисунок 1. ИК-спектр этанольного экстракта левзеи сафлоровидной  Рисунок 2. УФ-спектр водно-этанольного экстракта левзеи Количественный анализ 20-гидроксиэкдизона в экстрактах левзеи сафлоровидной проводился методом обращенно-фазовой ВЭЖХ (ОФ-ВЭЖХ, HEWLET PAC KARD Agilent 1100 Series, аналитическая колонка 4,6*150 мм, Zorbax SB-C18; подвижная фаза (ПФ):10% изопропиловый спирт, УФ-детектрирование при длине волны 254 нм, температура колонки 20оС, скорость подачи элюента 0,75 мл/мин, объем вводимой пробы 20 мкл) исследовано наличие 20Е (Рисунок 3,4).  Рисунок 3. Хроматограмма этанольного эктракта левзеи сафлоровидной (количественное содержание 20Е 2,10 % )  Рисунок 4. Хроматограмма изобутанольного эктракта левзеи сафлоровидной (количественное содержание 20Е 1,73%) Результаты и обсуждения Известно, что содержание экдистерона в растительном сырье сильно варьируются в зависимости от технологии и методов экстракции. В этой связи, проведено исследование экстрактов левзеи полученные различными способами экстракции на содержание биологически активного 20-гидроксиэкдизона. В работе приведены исследования по оптимизированным способам экстракции 20Е из корней и корневищ левзеи на основе термической экстракции с применением различных органических растворителей. Выбор экстрагентов основывали на нескольких параметрах. Как известно для извлечения фитоэкдистероидных соединений в мировой практике в большом количестве используется пищевой растворитель этиловый спирт либо его водные растворы, которые нетоксичны для человеческого организма и широко применяются в фармацевтической промышленности. Для сравнения извлекаемости 20Е также были использованы органические растворители этилацетат, хлороформ, изобутиловый спирт, которые могут выступать в качестве альтернативных экстрагентов. Одними экспресс методов идентификации биологически активных соединений являются ИК-, УФ-спектры при которых возможно предварительное определение относительных функциональных групп в соединениях. В данном случае наличие полос валентных колебаний по данным ИК-спектра водно-этанольного экстракта левзеи (νmax см-1): 598, 640, 756, 910, 1003, 1057, 1111, 1182, 1261, 1377, 1466, 1577, 1639 (С=О), 1731, 1743, 1894, 2669, 2928, 3445 (ОН). Наличие полосы поглощения 1639 см-1 в экстракте характерна для Δ7-6-кетогруппировки, также сигнал 3445 см-1 свидетельствует о наличии гидроксильной группы присуще для соединений фитостероидной природы. По данным УФ-спектра обнаружено 4 сигнала 192, 198, 200, 244, 290 Нм. Наличие оптической плотности 244 Нм по данным литературных источников демонстрирует наличие кетогруппы сопряженная с ненасыщеным циклом, тем самым руководствуясь данными ИК-, УФ-спектров можно предположить о наличии исследуемого соединения. Результаты количественного анализа содержания экдистерона в зависимости от методов извлечения и от видов и концентрации экстрагента в исследованном таксоне представлены в нижеприведенной таблице 1. Таблица 1. Количественное содержание 20Е в экстрактах левзеи
Как видно из вышеприведенной таблицы, во всех 6 экстрактах обнаружено содержание экдистерона, что доказывает о высокой эффективности использования левзеи сафлоровидной, как основного промышленно-значимого источника вышеуказанной субстанции. Наиболее оптимальным растворителем для извлечения 20-гидроксиэкдизона по данным ВЭЖХ является экстракция изобутиловым спиртом в экстракте которого содержится 2,10 % экдистерона, также экстрагирование 96,2% этиловым спиртом (1,73%). Но, на наш взгляд оптимальным является метод экстракции левзеи 96,2% этанолом, который полностью соответствует международным стандартам надлежащей производственной практике (GMP) в условиях фармацевтического производства и исключает использование токсичного и дорогостоящего растворителя изобутилового спирта. Применение этилацетата и хлороформа как оптимальных экстрагентов для извлечения 20Е не показали должного результата, также стоит отметить их токсичные свойства, тем самым автоматически исключаются в качестве растворителей для получения ценного биологически активного экдистерона. На основании проведенного исследования оптимальных способов экстракции 20-гидроксиэкдизона можно с уверенностью сказать о целесообразности применения левзеи сафлоровидной в качестве источника 20Е и использование оптимального метода термической экстракции для препаративного хроматографирования экдистероидов готовой субстанции для фармацевтических целей, а также в дальнейшем их применение в качестве субстратов для получения как неорганических и органических комплексов и их химически модифицированных форм, что предполагаемо увеличит их биологически активные свойства. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 Тимофеев Н.П. Достижения и проблемы в изучении биологии лекарственных растений Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin и Serratulа coronata L // Сельскохозяйственная биология. № 3. – С.3-14. – 2007 2 Zibareva L.N., Seliverstova A.A., Suksamrarn A., Morozov S.V., Chernjak E.I. Phytoecdysteroids from the aerial part of Silenecolpophylla // Chemistry of Natural Compounds. –2014. – Vol. 50, № 3. – P. 571-572. 3 Мунхжаргал Н., Зибарева Л.Н. Флора Монголии – источник перспективных лекарственных растений // Культуры и народы Северной Азии и сопредельных территорий в контексте междисциплинарного изучения: сборн. Музея археол. и этногр. Сибири им. В. М. Флоринского. – Томск: ТГУ, 2008. – С. 309-310. 4 Zibareva L., Volodin V., Saatov Z., Savchenko T., Whiting P., Lafont R., Dinan L. Distribution of phytoecdysteroids in the Caryophyllaceae // Phytochemistry. – 2004. – Vol. 64, № 2. – P. 499-517. 5. Некраса И.А., Бибик Е.Ю., Фролов К.А., Доценко В.В., Кривоколыско С.Г. Адаптогены: современные реалии и перспективы поиска новых эффективных и безопасных лекарственных средств // Вестник северо-западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова, -Т.12, №2, -С.17. 2020 6 Тимофеев Н.П. Левзея сафлоровидная: Проблемы интродукции и перспективы использования в качестве биологически активных добавок // Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты: сборн. научн. тр. –М., 2001. – № 5. – С. 108-134. 7 Тулеуов Б.И. Технология фитостероидых препаратов. –Караганда: Гласир, 2017. -112 с. 8 Temirgaziev B.S., Tuleuov U.B., Baizhigit E.A., Minayeva Ye.V., Salkeeva L.K., Tuleuov B.I., Adekenov S.M. Optimization of the technology for optaining ecdysterone from Serratula coronata L. by varing the extraction methods and growth phases // Bulletin of the Karaganda Uniresity, Chemistry Series. – 2018. – № 2 (90). – Р. 45-50. \ Аймакова Т.Б., Такибаева А.Т., Султанова Л.М., Тусупова А. Маралшөп тамыры өсімдігінен 20-гидроксиэкдизонды (Rhaponticumcarthamoides (Willd.) Iljin) әр түрлі тәсілдер арқылы бөліп алу технологиясын оңтайландыру Аңдатпа. Мақалада маралшөп тамыры Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin тамырларын зерттеу бойынша эксперименттік мәліметтер келтірілген. Еріткіштін полярлығы жоғарылауы нәтижесінде өсімдік-шикізатынан 20-гидроксиэкдизонды (20Е) бөліп алыну қасиеті айтарлықтай жоғарылайтындығы анықталды. Жоғары эффективті сұйықтық хроматография әдісімен толықтай дәленденді. Физико-химиялық талдау әдістерін қолдана отырып, зерттелген биологиялық белсенді қосылыстың негізгі функционалдық топтары сипатталады. Маралшөп тамырынан 20Е өндірудің оңтайлы әдісі ұсынылған. Түйін сөздер: Жоғары эффективті сұйықтық хроматография, экстракция, ИҚ-спектр, УК-спектр, еріткіш Aimakova T.B., Takibaeva A.T., Sultanova L., Tusupova A The search for the optimal technology for extraction of 20-hydroxyecdysone from Leuzea safflower (Rhaponticum carthamoides (willd.) iljin) using different extraction methods Annotation. The article presents experimental data on the study of the roots and rhizomes of the safflower leuzea Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin. It was found that with an increase in the polarity of the extractant, the recoverability of 20-hydroxyecdysone (20E) from plant raw materials noticeably increases, which is confirmed by the data of high-performance liquid chromatography. Using physicochemical methods of analysis, the main functional groups of the investigated biologically active compound are characterized. An optimal method for the production of 20E from safflower leuzea is proposed. Key words: high performance liquid chromatography, extraction, IR-spectrum, UV-spectrum, extractant. |