X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Флавоноиды – это пигменты, которые имеют растительное происхождение и обеспечивают растениям правильный обмен веществ. Наиболее богаты флавоноидами растения семейства бобовых, астровых, сельдерейных, яснотковых, гречишных, рутовых, берёзовых и розоцветных [1]. В качестве объекта исследований нами был выбран представитель семейства розоцветных, Рябина обыкновенная.

Флавоноидами называется многочисленная группа природных биологически активных соединений, в основе структуры которых лежит скелет, состоящий из двух бензольных колец (А и В), соединенных между собой трехуглеродной цепочкой (пропановый мостик) – С₆-С₃-С₆ [3]. Общепринятая классификация флавоноидов предусматривает их деление на 10 основных классов, исходя из степени окисленности трехуглеродного фрагмента [2].

Флавоноиды для человека полезны и даже необходимы. Они широко используются как в официальной, так и народной медициной в качестве лекарственных средств, оказывают такие очень важные воздействия, как: противоотечное, венотонизирующее, сосудорасширяющее, антиатеросклеротическое, противоаллергическое и др. [9].

Флавоноиды в природе встречаются в двух видах: свободном виде (агликоны) и в виде гликозинов, в чистом виде являются кристаллическими веществами с фиксированной температурой плавления, в интервале 100 - 180°С – гликозиды, до 300°С - агликоны, горького вкуса, бесцветные или окрашенные в желтый, красный или синий цвет.

Таблица 2. Цвета кристаллических соединений флавоноидов

Флавоноиды	Цвет кристаллов
изофлавоны, катехины, флаваноны лейкоантоцианидины, флаванонолы,	Бесцветные
флавоны, флавонолы, халконы, ауроны	Жёлтые
Антоцианидины	красные, синие или фиолетовые

Флавоноидные гликозиды растворимы в воде, но агликоны в воде обычно растворяются плохо. Большинство агликонов флавоноидов растворяются в ацетоне, этилацетате, хлороформе и других гидрофобных растворителях.

По своим химическим свойствам флавоноиды представляют слабые органические кислоты, так как входящие в их состав гидроксильные группы способны к диссоциации. Степень диссоциации гидроксильных групп возрастает в последовательности 5-ОН < 4-ОН < 7-ОН [5]. К тому же OH-группы флавоноидов различаются способностью к окислению при воздействии различных оксидантов (как правило, легче окисляется катехольная группа кольца В).

Рябина обыкновенная – Sorbus aucuparia L., широко используется в качестве лечебного средства в официальной и народной медицине. Плоды рябины содержат богатый комплекс витаминов, в том числе жирорастворимых: С, Е, В₁, В₂, Р, РР, К, каротиноиды и фолиевую кислоту. Содержание флавонидов и общее количество свободных аминокислот в рябине, выше, чем во многих других плодово-ягодных культурах. В плодах растения обнаружено 18 свободных аминокислот, из них 8 незаменимых. Рябина содержит флавоноиды: гиперозид, кэмпферол, кверцетин, рутин и лютеолин [6].

Таблица 3.Cуммарное содержание флавоноидов в различных сортах рябины обыкновенной

Сорт рябины обыкновенной	Суммарное содержание флавоноидов, %
Алая крупная	0,41±0,036
Красная из Мичуринска	0,42±0,015
Сорбинка	0,16±0,008
Титан	0,38±0,0024

Универсального метода выделения флавоноидов из растительного сырья не существует. В каждом конкретном случае учитываются физические свойства флавоноидов, сопутствующие вещества и особенности растительного сырья.

Для выделения флавоноидов проводят экстракцию растительного сырья одним из подходящих растворителей: этанолом, метанолом, горячей водой или спирто-водной смесью [7].

Для очистки и разделения используют:

избирательную экстракцию;

осаждение солями тяжелых металлов;

хроматографические методы.

Выделение флавоноидов из растительного сырья с использованием избирательной экстракции:

Экстракция суммы флавоноидов из РС (70%,80% этанолом или метанолом).

Отгонка спирта под вакуумом до водного остатка.

Очистка полученной суммы флавоноидов СCl₄ от липофильных веществ.

Разделение флавоноидов на фракции растворителями с возрастающей полярностью:

экстракция агликонов этиловым эфиром;

экстракция моногликозидов этилацетатом;

экстракция биозидов, триозидов и др. полярных флавоноидов н-бутанолом.

Разделяют полученные фракции с помощью колоночной хроматографии на полиамидном сорбенте, силикагеле или целлюлозе. Элюирование веществ проводят смесью хлороформа с этанолом или спиртово-водными смесями с возрастающей концентрацией спирта.

Контроль над ходом разделения флавоноидов проводят методом хроматографии. Для этого используют тонкослойную хромотографию (ТСХ), бумажную хромотографию (БХ) или высокоэффективную газожидкостную хроматографию [8].

Установление структуры выделенных соединений проводят с помощью физико-химических методов:

определение температуры плавления;

определение удельного вращения (гликозидов);

сравнение УФ-, ИК-, масс-, ПМР-спектров со спектрами известных образцов.

В настоящее время широко используется метод выделения и очистки веществ известный как твердофазная экстракция (ТФЭ). Данный метод основан на распределении целевого компонента между подвижной и неподвижной фазами. Фазы происходят в результате сорбционных или ионнобменных процессов, протекающих в специальной колонке (картридже) для ТФЭ [10].

Процесс проведения ТФЭ состоит из нескольких основных этапов. В зависимости от метода их число бывает различным. К ним относятся:

кондиционирование ТФЭ колонки;

уравновешивание ТФЭ колонки;

нанесение пробы;

сушка сорбента ТФЭ колонки;

промывка ТФЭ колонки для удаления примесей;

элюирование целевого компонента (компонентов).

Ультразвуковое экстрагирование (экстракция) - позволяет получать химически чистые экстракты биологически активных веществ из природного сырья растительного или животного происхождения. Ультразвук ускоряет процесс экстрагирования и обеспечивает более полное извлечение нужных веществ.

Ультразвуковым облучением с частотой 19-44 кГц из растений с сокращением времени процесса экстракции на 1-2 порядка можно извлекать флавоноиды, дубильные вещества, фенолгликозиды, связанные кумарины, антоцианы, фенолкарбоновые кислоты.

Жидко-жидкостная экстракция - метод разделения и концентрирования веществ, основанный на их различном распределении между двумя несмешивающимися жидкими фазами, обычно между водой и несмешивающимся с ней органическим растворителем.

Жидкая фаза (органический растворитель или их смесь), в которую переходит вещество, например, из водной фазы называется экстрагентом. Если экстракция обусловлена образованием новых химических соединений, то экстрагентом обычно называют реагент, при взаимодействии с которым образуется экстрагируемое соединение. Отделённая органическая фаза, содержащая вещество, экстрагированное из водной фазы, называется экстрактом.

Процесс обратного извлечения вещества из экстракта в водную фазу называется реэкстракцией. Раствор, используемый для извлечения вещества из экстракта, называется реэкстрагентом. Отделённая водная фаза, которая содержит вещества, извлечённые из экстракта в результате реэкстракции, называется реэкстрактом.

Для обнаружения флавоноидов в растительном сырье используют химические реакции и хроматографию. Химические реакции подразделяются на цветные и реакции осаждения [11].

Качественные реакции в настоящее время применяют в сочетании с хроматографическими методами. Рядом исследователей показано, что существует определённая зависимость между химическим строением флавоноидов и их хроматографическим поведением [12]. Основные закономерности сводятся к следующему:

Величина Rf(отношение расстояния, пройденного пятном, к расстоянию, пройденному растворителем)снижается с увеличением гидроксильных групп в молекуле.

Метилирование гидроксильных групп вызывает повышение величины Rf агликонов.

Гликозидирование обусловливает понижение величины Rf. Образование биозида приводит к меньшему снижению величины Rf, чем образование дигликозида.

Ацетилирование может способствовать как повышению, так и понижению Rf.

Орто- и вициальные положения заместителей приводят к исключению из данных правил в сторону увеличения Rf.

1.  
   Хроматография

Для обнаружения флавоноидов в растительном материале широко используется бумажная и тонкослойная хроматография. Обнаружение флавоноидов на хроматограммах проводят:

по окраске пятен в видимом свете (антоцианы);

по характеру свечения в УФ-свете: флавоны, флавонол-3-О-гликозиды, флаваноны и халконы обнаруживаются в виде темно-коричневых пятен, флавонолы и их 7-О-гликозиды - в виде желтых или желто-зеленых;

по характеру свечения в УФ-свете после проявления 5%-ным спиртовым раствором хлорида алюминия и последующего прогревания хроматограммы при 105°С в течение 2-3 мин: наблюдают пятна флавоноидов с интенсивной желтой и желто-зеленой флуоресценцией.

1.  
   Количественное определение

Для количественного определения флавоноидов в растительном сырье наибольшее распространение получили физико- химические методы, прежде всего фотоколориметрия и спектрофотометрия.

Фотоколориметрический метод основан:

на цветных реакциях комплексообразования с солями различных металлов (алюминия, циркония, хрома, сурьмы);

на реакции с лимонно-борным реактивом;

на реакции восстановления атомарным водородом в кислой среде в присутствии металлического магния или цинка.

Спектрофотометрический метод, основанный на способности флавоноидов поглощать свет в УФ-области спектра.

Хромато-спектрофотометрический метод - более совершенный метод количественного определения флавоноидов, используется в сочетании с хроматографией, что позволяет произвести очистку и разделение суммы веществ на отдельные компоненты.

Реже используют:

Флюориметрический метод.

Полярографический метод.

Наличие фенольных гидроксилов, обуславливающих слабокислые свойства флавоноидов, позволяет использовать метод кислотно-основного титрования в неводных растворителях: диметилформамиде, диметилсульфоксиде, ацетоне.

Современные методы анализа обладают экспрессностью и точностью определения, поэтому стало возможным и обнаружение незначительных количеств веществ и, что особенно важно, выделение отдельных флавоноидов из растительного сырья.

Литература:

Ладыгина Е.Я., Сафронич Н.И. и др. Химический анализ лекарственных растений: Учеб. пособ. для фармацевтических вузов / М.: Высшая Школа, 1983. - 176 с.

Тараховский Ю.С., Ким. Ю.А. и др. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина / Пущино: Sуnchrobook, 2013 – 311 с.

Тюкавкина Н.А., Чертков В.А., Баженов Б.Н., Белобородов В.Л., Селиванова И.А., Савватеев А.М. Физико-химическая характеристика дигидрокверцетина как стандартного образца / Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения: Х Международный съезд "Фитофарм 2006" -СПб. 2006. - 338-342 с.

Калганова Н.А. Определение флавоноидных соединений в рябине обыкновенной / Дубна: 2016-2017. – 3-12 с.

Кирина И.Б, Иванова И.А. и др. Лечебное садоводство: Учеб. пособ. / Мичуринск: Изд-во Мичуринского госагроуниверситета, 2014. 55-59 с.

Писарев Д.И., Новиков О.О. и др. Химическое изучение биологически активных полифенолов некоторых сортов рябины обыкновенной – Sorbusaucuparia / Науч. ведости. Медицина. Фармация № 22 (93), выпуск 12/2, 2010 – 123-128 c.

Федосеева Г.М. Фотохимический анализ растительного сырья / Иркутск: Изд-во ГОУ ВПО Иркутский Государственный медицинский университет, 2009. 38-56с.

Лекарь А.В., Борисенко С.Н. и др. Извлечение биофлавоноида – кверцетина из растительного сырья в среде субкритической воды / «Сверхкритические флюиды: теория и практика», том 3, № 2, 2008 – 33-36 с.

Rusrnyak S.P., Srent – Gyorgyi A. Vitamin P: flavonols as vitamins // Nature: 1936 – Т.138 – 27 с.

Синютина С.Ю., Романцова С.В., Савельева В.Ю. Экстракция флавоноидов из растительного сырья и изучение их антиоксидантных свойств / Вестник ТГУ: 2011 – Т.16, вып. 1 – 40-68 с.

Карпук В.В. Фармакогнозия: Учеб. пособ. / Минск: БГУ, 2011. – 256-261 с.

Мищенко Е.В., Мищенко В.Я. Исследование кинетики процесса экстрагирования растворимых веществ из плодов рябины / Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 11. Ч. 2, 2014 - 352-357 с.

Долгоносов А.М. Методы аналитического хроматографии / Дубна: 2011 – 91-137 с.

Код для цитирования: Скопировать