Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 .Характеристика исследуемого лекасртвенного сырья
1.1.1 . Кровохлебка лекасртвенная - Sanguisorba officinalis
1.1.2.Лопух большой - Arctium lappa L.
1.1.3.Тысячелистник обыкновенный - Achillea millefolium
1.1.4.Одуванчик лекарственный - Taraxacum officinale Web.
1.2.Основные группы биологически активных веществ, входящих в состав лекарственного сырья
1.2.1.Витамины
1.2.2.Эфирные масла
1.2.3.Сапонины
1.2.4.Флавоноиды
1.2.5.Кумарины
1.2.6.Дубильные вещества
1.2.7.Минеральные вещества
1.2.8.Биофлавоноиды
1.2.9.Инулин
1.3.Влияние экологических факторов на физиологическое состояние и химический состав растений
Глава 2. Методическая часть
2.1.Отбор проб
2.2.Исчерпывающая экстракция
2.3.Последовательная экстракция
2.4.Определение влажности сырья
2.5. Определение содержание общей золы
2.6. Атомно-адсорбционная пламенная спектрометрия 66
2.7.Количественное определение моносахаров в исследуемом растительном сырье
2.8.Определение динамики выделения экстрактивных веществ из растительного лекарственного сырья
2.9.Определение динамики выделения дубильных веществ
2.1 .Выделение жирного масла из исследуемого растительного лекарственного сырья
2.11 .Выделение эфирного масла 75
2.12.ИК- и УФ-спектроскопия 77
2.13 .Количественное определение витамина С 86
2.14.Количественное определение витамина РР 88
2.15.Определение инулина 91
2.16.Определение содержания хлорофилла в различных вегетативных частях растительного сырья
2.17.Обработка результатов экспериментов 94
Глава 3. Результаты и обсуждение 97
3.1 .Экстрактивные вещества исследуемого растительного сырья и динамика их выделения
3.2. Состав продуктов экстракции исследуемого растительного сырья
3.3.Содержание Сахаров (редуцирующих веществ) в исследуемом сырье и динамика их выделения
3.4.Качественное и количественное определение инулина в корнях лопуха большого и одуванчика лекарственного
Методика его получения и очистки
3.5.Содержание витаминов С и РР в исследуемом лекарственном сырье
3.6. Содержание холорофилла в различных вегетативных частях лопуха большого и тысячелистника обыкновенного
3.7.Определение жирных масел в исследуемом сырье 132
3.8.Содержание эфирного масла в траве тысячелистника обыкновенного. Изучение его состава
3.9.Содержание влаги в исследуемом лекарственном сырье
3.10.Зольность исследуемомго лекарственного сырья и его элементный состав
Выводы 139
Литература 142
Приложение 155
- Кровохлебка лекасртвенная - Sanguisorba officinalis
- Атомно-адсорбционная пламенная спектрометрия
- Состав продуктов экстракции исследуемого растительного сырья
Введение к работе
Сибирь - крупнейший лесосырьевой регион не только России, но и всего мира, так как содержит 19% мировых запасов древесины. Кроме того, данный регион богат многочисленными видами лекарственных растений, 70-80 видов из которых возможно заготавливать в промышленном масштабе. Растения, произрастающие на территории Сибирского региона, человек издревле использовал в питании и медицине. Однако до настоящего времени состав биологически активных веществ многих лекарственных растений до конца не исследован.
В настоящее время из-за тяжелой экологической обстановки, нервных стрессов, других экстремальных нагрузок и вредных привычек, неправильного питания, гиподинамии состояние здоровья населения России характеризуется негативными тенденциями. Возрастает общая заболеваемость, сокращается средняя продолжительность жизни. В 2000 году она составила у мужчин 59 лет, у женщин - 72 года. По данным И.И. Брехмана, около 80% населения находится в третьем состоянии, промежуточном между здоровьем и болезнью. Именно поэтому так важна профилактика заболеваний, позволяющая живому организму долгое время не переходить в состояние болезни, а двигаться к полному выздоровлению.
Биологически активные добавки не являются лекарствами, относятся к безрецептурным профилактическим средствам, которые позволяют насытить организм дефицитными элементами пищи и, тем самым, укрепить здоровье. По данным института питания РАМН, поливитаминно-минеральные препараты, например, ежедневно принимает не более 3% населения нашей страны, в то время как в Европе - не менее 50%, в США - 80%.
В связи с этим весьма актуальным является разработка новых технологий получения витаминно-минеральных концентратов на основе природного лекарственного сырья Сибирского региона. Поэтому возникает необходимость изучения качественного и количественного содержания биологически активных веществ в растительном сырье.
Целью данной научной работы являлось изучение состава биологически активных веществ различных вегетативных частей кровохлебки лекарственной, лопуха большого, тысячелистника обыкновенного, одуванчика лекарственного -которые достаточно широко распространены на территории Сибири, а также изучение влияния экологического состояния окружающей среды на накопление и качественный состав биологически активных веществ. В ходе работы было установлено: - количественный состав экстрактивных веществ, извлекаемых из исследуемого растительного сырья различными экстрагентами; найдены оптимальные условия максимального извлечения отдельных классов экстрактивных веществ из исследуемого лекарственного сырья; установлена природа индивидуальных классов экстрактивных веществ исследуемого растительного сырья; определено содержание наиболее важных биологически активных веществ исследуемого растительного сырья; изучено влияние экологического состояния окружающей среды на накопление и качественный состав биологически активных веществ исследуемого растительного лекарственного сырья.
Работа выполнена на базе кафедры технологии и организации общественного питания Красноярского государственного торгово-экономического института.
Кровохлебка лекасртвенная - Sanguisorba officinalis
Термин «сапонин», или «сапонозид», был впервые предложен в 1819 году Мэлоном для вещества, выделенного Шрайдером в 1811 году из мыльнянки. Сапонины предстваляют собой сложные органические соединения гликозидного характера. Большинство из них вызывают гемолиз эритроцитов крови. Водные растворы сапонинов (или извлечения из растительного сырья) образуют при встряхивании обильную стойкую пену, подобно мыльной, в результате эти вещества и получили название сапонинов от латинского слова «sapo»- мыло. Сапонины весьма токсичны для холоднокровных животных (рыб, лягушек, червей). Они вызывают гибель (или парализуют) их даже в очень больших разведениях (1:1 000 000).
Молекулы сапонинов, как и других гликозидов, состоят из углеводной части и агликона, который называется сапогенином.
Посредством кислотного и ферментативного гидролиза сапонины расщепляются на сахара и агликон (сапогенин). По количеству молекул моносахаридов (пентоз или гексоз) сапонины можно разделить на монозиды, биозиды, триозиды, тетразиды, пентозиды и олигозиды- при числе моноз от шести и выше. Сапронины с двумя углеводными цепями при агликоне относятся к дигликозидам.
Так как углеводная часть сапонинов чаще всего состоит из нескольких молекул моносахаридов, то гидролиз в определенных условиях может протекать ступенчато, с постепенным отщеплением Сахаров. Образующиеся при этом продукты частичного гидролиза называются просапогенинами.
В состав углеводной части молекулы сапогенинов входят следующие сахара: D-глюкоза, D-галактоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза, L-фруктоза, а также D-глюкуроновая и D-галактуроновая кислоты. Многие сапонины содержат в углеводной части несколько остатков моносахаридов.
Сапонины стероидной группы менее богаты сахарами, в их состав входят 1-5 Сахаров, наиболее богаты сахарами тритерпеновые сапонины (до 10 и более). Углеводная часть чаще всего присоединена к гидроксильной группе при углеродном атоме Сз кольца А углеродного скелета. Некоторые тритерпеновые гликозиды имеют углеводную цепь при углеродном атоме С28, присоединенную О-ацетилгликозидной связью. Сахарный компонент может быть представлен линейной (как у большинства гликозидов других групп) и разветвленной цепочкой, например у аралозида В.
По структуре сапогенина (агликона) сапонины разделяют на две группы, значительно отличающиеся по свойствам: стероидные и тритерпеновые гликозиды. В основе первых лежит ядро циклопентанофенантрена, т.е. они близки по структуре к сердечным гликозидам. При дегидрировании стероидных агликонов селеном образуется 3-метил-1,2-циклопентанофенантрен (углевод Дильса). Тритерпеновые агликоны в этих условиях сапотален и 1,8-диметилпинен.
Стероидные сапонины часто встречаются в растениях совместно с сердечными гликозидами, например, у наперстянки, ландыша и других растений.
В основе большинства стероидных агликонов лежит спиростенол. Наиболее характерным представителем стероидных агликонов является диосгенин, содержащийся в различных видах диоскореи:
Атомно-адсорбционная пламенная спектрометрия
Для того, чтобы определить время полного выделения экстрактивных веществ из растительного сырья необходимо изучить динамику их выделения.
Определение динамики выделения биологически активных веществ производится для каждого вида исследуемого растительного лекарственного сырья и каждого из выбранных органических растворителей.
Методика определения заключается в измерении оптической плотности экстракта через определенные промежутки времени. Окончанием экстракции веществ считается момент, когда оптическая плотность перестает расти с течением времени.
Навеску сырья массой Юг помещают в патрон из плотной ткани. Патрон с навеской помещают в круглодонную колбу объемом 500 мл и заливают 100 мл одного из выбранных органических растворителей. Колбу соединяют с обратным холодильником и начинают нагревать. Момент закипания органического растворителя в колбе считают началом экстракции. Снятие показаний оптической плотности производят через каждый час экстракции. Для этого колбу с органическим растворителем и навеской охлаждают, затем аккуратно вынимают патрон с навеской и отжимают. Берут две кюветы толщиной 1 см. В одну из них помешают чистый органический растворитель, в другую - полученный экстракт. Оптическую плотность снимают на приборе КФК-2-УХЛ 4.2 при длине волны 400 нм, принимая за начало отсчета оптическую плотность чистого органического растворителя. После этого патрон с навеской и часть экстракта взятую для измерения оптической плотности снова помещают в колбу, присоединяют к ней обратный холодильник и проводят экстракцию в течение часа, производя отсчет времени с момента закипания растворителя. Когда оптическая плотность, достигнув своего максимума, перестает изменяться, экстракцию считают оконченной. [7]
Для определения времени полного перехода в раствор максимально возможного количества дубильных веществ необходимо изучить динамику их экстракции.
Методика определения динамики выделения дубильных веществ основана на экстракции их водой с последующим осаждением насыщенным раствором ацетата свинца.
В круглодонную колбу объемом 500 мл помещают патрон из плотной ткани с навеской исследуемого растительного лекарственного сырья. Масса навески составляет 10±0,0001 г. Навеску заливают 100 мл воды. К колбе присоединяют обратный холодильник и нагревают. Момент закипания воды считают началом экстракции. Экстракцию проводят в течение 1 часа. Затем колбу охлаждают, полученный экстракт сливают в коническую колбу объемом 500 мл, туда же производят отжим жидкости из патрона с навекой и производят осаждение дубильных веществ насыщенным раствором ацетата свинца, подогретым до 65-70С, затем добавляют равное количество 5%-ного раствора натрия гидрофосфата. Полученный осадок дубильных веществ отфильтровывают через предварительно просушенный и взвешенный фильтр. Фильтр с осадком помещают в сушильный шкаф и сушат при температуре 100-105С до постоянной массы, затем охлаждают в эксикаторе. После этого фильтр с осадком взвешивают и рассчитывают количество дубильных веществ, выделенных в течение 1 часа из исследуемого растительного лекарственного сырья.
Патрон с навеской исследуемого сырья снова помещают в колбу, заливают 100 мл воды и кипятят с обратным холодильником в течение 1 часа.
Вышеизложенный порядок действий производят до тех пор, пока при добавлении насыщенного раствора ацетата свинца осадок дубильных веществ не перестанет образовываться. Этот момент считают окончанием эксперимента.
На основании данных, полученных в ходе эксперимента, выстраиваются графики зависимости количества выделившихся дубильных веществ от времени экстракции. [7]
Состав продуктов экстракции исследуемого растительного сырья
Под экстрактивными веществами понимают такие вещества, которые извлекаются из сырья органическими растворителями или водой без каких либо химических превращений. [70-72]
С биологической точки зрения экстрактивные вещества являются промежуточными метаболитами, химическими «строительными» блоками растения, с физиологической - выполняют несколько функций: являются элементами питания растений, помогают синтезировать полимерные соединения, в том числе и целлюлозу. [70-72]
Биологически активные вещества, находящиеся в растениях, легко извлекаются различными экстрагентами: спиртами, эфирами, ацетоном, водой и другими.
Вполне естественно, что различные растворители извлекают, как правило, различные классы химических веществ.
В литературе предложено использовать методы последовательной экстракции с применением растворителей с возрастающей полярностью; например, диэтиловый эфир - этилацетат - изопропиловыи спирт - вода. Использование растворителей, которые чередуются в такой последовательности, позволяют извлекать экстрактивные вещества различных классов. Так диэтиловый эфир извлекает жиры, эфирное масло, хлорофилл; этилацетат и изопропиловыи спирт - различные классы фенольных соединений, вода - дубильные вещества, сахара, аминокислоты, минеральные вещества.
Содержание отдельных типов экстрактивных веществ может быть оценено по количеству извлекаемых различными растворителями. При разработке комплексных технологий переработки растительного сырья необходимы сведения о количестве экстрактивных веществ, извлекаемых различными растворителями. В силу этого такие данные представляют интерес при разработке технологий получения отдельных классов биологически активных веществ. Анализ имеющихся литературных данных показал также, что на накопление экстрактивных веществ в растениях оказывает влияние экологическое состояние окружающей среды. [100-104, 115-117] Так, например, для некоторых хвойных пород деревьев, произрастающих в условиях экологически неблагополучной обстановки, характерно накопление фенолов, проводящих к замедлению роста растений, уменьшению размеров хвои, а также ее опадению. [130, 115, 117] Поэтому в ходе работы оценивалось не только количество экстрактивных веществ, извлекаемых различными органическими растворителями с различной полярностью, но и степень влияния экологического состояния окружающей среды на накопление веществ в исследуемых лекарственных растениях.
По данным таблиц 3.1 и 3.2 видно, что наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается как при исчерпывающей, так и при последовательной экстракции, водой, а наименьшее диэтиловым эфиром, причем характерно это практически для всех видов исследованного в ходе работы сырья. Объясняется это изменением полярности экстрагентов, так наименее полярным является диэтиловый эфир, а наиболее полярным - вода. Об изменении полярности экстрагентов можно судить по изменению температуры кипения. У наиболее полярных экстрагентов сила взаимодействия между молекулами значительно выше, нежели у неполярных, что вызывает повышение температуры кипения с увеличением полярности. Так температура кипения диэтилового эфира составляет 34С, этилацетата - 77,15С, изопропилового спирта - 86С и воды - 100С. Следовательно, количество выделенных экстрактивных веществ увеличивается с увеличением полярности растворителя. Объясняется это тем, что полярные группы молекул экстрагента более активно взаимодействуют с полярными группами молекул экстрактивных веществ, вызывая их извлечение из сырья в большей степени нежели неполярного растворителя.
Однако, количество экстрактивных веществ, извлекаемых тем или иным органическим растворителем зависит, не только от полярности самого растворителя, но и от содержания их в исследуемом сырье.
Анализируя данные, представленные в таблице 3.1, можно отметить что количество экстрактивных веществ в исследуемом сырье, извлекаемых при переходе к растворителям с возрастающей полярностью, увеличивается, а наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается водой. Отдельными экспериментами показано, что вода извлекает из исследуемого растительного сырья дубильные вещества, сахара, инулин, витамины С и РР, водорастворимые красители, аминокислоты. Обращает на себя внимание тот факт, что содержание экстрактивных веществ, извлекаемых диэтиловым эфиром, этилацетатом, изопропиловым спиртом и водой, в растениях из экологически благополучного района превышает содержание экстрактивных веществ, имеющихся в растениях, произрастающих в экологически неблагополучных районах края. Следует отметить, однако, что эти различия незначительны, но они превышают систематическую ошибку определения и составляют не более 5-6% от определяемой величины.
