DETERMINING THE CONTENT OF EXTRACTIVE SUBSTANCES IN THE PLANT RAW MATERIALS OF THE MEDICINAL PLANT GROWING IN ARKHANGELSK OBLAST

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ ЛЮБИСТОКА ЛЕКАРСТВЕННОГО, ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО В АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Научная статья

Кубасова Е.Д.^1, *, Корельская Г.В.², Суханов А.Е.³, Крылов И.А.⁴, Кубасов Р.В.⁵

¹ ORCID: 0000-0001-9683-7814;

² ORCID: 0000-0003-4236-1966;

³ ORCID: 0000-0002-6214-307Х;

⁴ ORCID: 0000-0003-3042-4229;

⁵ ORCID: 0000-0003-1698-6479;

^1-5 Северный государственный медицинский университет, Архангельск, Россия

* Корреспондирующий автор (lapkino[at]mail.ru)

Аннотация

Актуальность: Любисток лекарственный (Levisticum officinale) содержит многочисленные биологически активные субстанции (экстрактивные вещества), которые можно выделить с помощью гидрофильных растворителей. Они обладают широким спектром фармакологического действия. Химический состав Levisticum officinale зависит от территории произрастания. Цель исследования – индикация и количественное определение экстрактивных веществ в любистоке лекарственном, произрастающем в Архангельской области, для возможного определения сырья этого растения в качестве источника лекарственного. Материалы и методы: с помощью различных методов химического анализа (титриметрический, спектрофотометрический) определено наличие и количественное содержание экстрактивных веществ в сырье Любистока лекарственного, произраставшего на территории Архангельской области. Результаты исследования: определены экстрактивные вещества в экстрагентах различными методами экстракции; при использовании метода однократной экстракции максимальное извлечение экстрактивных веществ в сырье любистока лекарственного определено при экстрагировании водой очищенной (24,46%) и 40% этиловым спиртом (21,45%); при использовании метода многократной экстракции произошло увеличение количества извлекаемых биологически активных веществ более, чем в 2 раза, по сравнению с методом однократной экстракции (52,47 и 48,24%, соответственно). Выводы: 1. Оптимальным растворителем для извлечения биологически активных веществ с максимальным их выходом являются вода очищенная и спирт этиловый 40% в то время, как минимальное количество экстрагируемых веществ возможно при использовании этанола высоких концентраций. Для наиболее полного извлечения биологически активных веществ следует проводить многократное экстрагирование; 2. максимальное количество выделенных экстрактивных веществ, а, следовательно, и действующих веществ из сырья любистока лекарственного оказалось возможным с помощью метода многократной экстракции.

Ключевые слова: любисток лекарственный, экстрактивные вещества. 

DETERMINING THE CONTENT OF EXTRACTIVE SUBSTANCES IN THE PLANT RAW MATERIALS OF THE MEDICINAL PLANT GROWING IN ARKHANGELSK OBLAST

Research article

Kubasova E.D.^1, *, Korelskaya G.V.², Sukhanov A.E.³, Krylov I.A.⁴, Kubasov R.V.⁵

¹ ORCID: 0000-0001-9683-7814;

² ORCID: 0000-0003-4236-1966;

³ ORCID: 0000-0002-6214-307Х;

⁴ ORCID: 0000-0003-3042-4229;

⁵ ORCID: 0000-0003-1698-6479;

^1-5 Northern State Medical University, Arkhangelsk, Russia

* Corresponding author (lapkino[at]mail.ru)

Abstract

Relevance: lovage (Levisticum officinale) contains numerous biologically active substances (extractive substances) that can be isolated using hydrophilic solvents. They have a wide range of pharmacological effects. The chemical composition of Levisticum officinale depends on the habitat. The purpose of the study is the detection and quantitative determination of extractive substances in this plant for the possible identification of its raw materials as medicinal. Materials and methods: with the help of various methods of chemical analysis (titrimetric, spectrophotometric), the study identifies the presence and quantitative content of extractive substances in the raw materials of the medicinal plant growing on the territory of Arkhangelsk Oblast. Results: extractive substances in extractants were determined by various extraction methods; when using the single extraction method, the maximum extraction of extractive substances in the raw material of the plant was determined by extraction with purified water (24.46%) and 40% ethyl alcohol (21.45%); when using the multiple extraction method, there was an increase in the amount of biologically active substances extracted by more than 2 times compared to the single extraction method (52.47 and 48.24%, respectively). Conclusions: 1. The optimal solvent for the extraction of biologically active substances with their maximum yield is purified water and ethyl alcohol 40%, while the minimum amount of extracted substances is possible with the use of ethanol of high concentrations. For the most complete extraction of biologically active substances, repeated extraction should be carried out; 2. the maximum amount of extracted extractive substances, and, consequently, active substances from the raw materials of the medicinal plant, was possible using the method of multiple extraction.

Keywords: lovage, extractive substances.

Любисток лекарственный (Levisticum officinale) относится к растениям, введенным в Номенклатуру однокомпонентных (простых) гомеопатических лекарственных средств, разрешенных к медицинскому применению на территории РФ [1]. Корни любистока включены в Европейскую и Британскую травяную фармакопеи [2]. Все части этого растения содержат многочисленные биологически активные вещества (БАВ) различных классов, извлекаемые гидрофильными растворителями. Такие экстрагированные субстанции носят общее название – экстрактивные вещества. Наибольшее их количество выделяют из корневищ и плодов растения [3]. Экстрактивные вещества обладают широким диапазоном и эффективностью лечебного действия на организм [4], [5]. Наиболее изученными среди них являются фитохимические соединения – терпеноиды, флавоноиды, эфирные масла, фталиды, полиацетилены, кумарины, фенилпропаноиды, алкалоиды, дубильные вещества, фенольные кислоты, полиацетилены [6]. Помимо них в Любистоке лекарственном определен довольно обширный спектр эфирных масел. Он представлен, в основном, монотерпеновыми углеводородами, сексвитерпенами и фталидами [7]. Отмечено, что химический состав Levisticum officinale зависит от многочисленных факторов, среди которых одним из ведущих является территория его произрастания [8], [9].

На основании проведенного обзора, целью нашего работы явилось – индикация и определение количественного состава экстрактивных веществ в Любистоке лекарственном, произрастающем в Архангельской области, для возможного определения сырья этого растения в качестве лекарственного.

Материалы и методы

Объектом исследования послужило воздушно-сухое сырьё Любистока лекарственного, собранного в 2020 году на территории Верхне-Тоемского района Архангельской области. Для исследования использовали корни растения. Сбор, сушку проводили в соответствии с инструкцией по сбору и сушке лекарственного растительного сырья [10]. Хранение сырья осуществляли согласно правилам, рекомендованным общей фармакопейной статьёй ОФС.1.1.0011.15 [11].

Высушенные корни измельчали, а затем просеивали через лабораторные сита С 30/50 (ГОСТ 3826-82, Россия). Взвешивание навесок реактивов, необходимых для изготовления растворов процентной концентрации и для проведения качественных реакций, проводили на электронных весах ВК-300.1 («Масса-К») c дискретностью измерения 0,01 г. Взвешивание точных навесок сырья и реагентов для приготовления титрованных растворов осуществляли на аналитических весах ACCULAB ALC-210D4 с дискретностью 0,0001 г. Титрованные растворы готовили из фиксаналов и точных навесок. При приготовлении последних растворов проверяли коэффициент поправки, которые изложены в требованиях Государственной Фармакопеи XIV издания. Растворы точных концентраций (молярной, нормальной) готовили в мерных колбах (класс точности 2) объемом 500, 1000 мл.

При проведении титриметрического анализа использовали стеклянную градуированную пипетку объемом на 5,0 мл (класс точности 2). Отмеривание жидкостей осуществляли цилиндрами мерными из стекла (класс точности 2) объемом 50, 100 и 250 мл. Для анализа использовали конические колбы на 100 мл, 250 мл, 500 мл. 1000 мл (ГОСТ 25336-82), мерные колбы на 100 мл и 50 мл (ГОСТ 1770-74). Фильтрование исследуемых растворов и экстрактов осуществляли через бумажные фильтры «белая лента» и «синяя лента» (ТУ 2642-001-13927158-2003, Россия).

При определении экстрактивных веществ использовали воду очищенную, спирт этиловый различной концентрации: 40%, 70%, 95 %. Чашки фарфоровые №2 объемом 50 мл (ГОСТ 9147-80), используемые для определения экстрактивных веществ, доводили до постоянной массы путем высушивания в лабораторном электрическом круглом сушильном шкафу. Для анализа использовали также колбы конические со шлифом объемом на 100 мл и 250 мл (ГОСТ 25336-82) и пипетки Мора стеклянные на 50, 25 и 10 мл (ГОСТ 29169-91). Спектрофотометрические исследования проводили на спектрофотометре Hitachi U 5100 UV/VIS (Япония) c использованием кювет из кварца 10×10 мм, объемом 3,5 мл с оптимальным пропускающим диапазоном 190-2500 нм.

Реактивы и растворители, используемые в исследовании, отвечали нормативной документации [11]. Наличие БАВ определяли соответствующими химическими реакциями [12].

Идентификацию БАВ (качественная реакция) определяли методами однократной и многократной экстракции [11].

Количественное содержание сухого остатка проводили в шестикратном повторении в одной навеске для каждого исследуемого растворителя. Этот показатель важен для оценки качества сырья, используемого для получения различных экстракционных лекарственных форм - настоев, настоек, отваров, экстрактов и других.

Статистическую обработку результатов исследования проводили в соответствии с общей фармакопейной статьей ОФС 1.1.0013.15 «Статистическая обработка результатов химического эксперимента» [8]. Рассчитывали среднее арифметическое значение ± стандартное отклонение (M±SD). Для метрологических характеристик использованы: среднее значение выборки (), 95% доверительный интервал (95% ДИ), граничные значения доверительного интервала (), среднюю квадратичную ошибку среднего арифметического значения (S), относительную ошибку опыта (Ɛ,%) и относительную ошибку среднего (,%).

Результаты исследования и обсуждение

Нами проведено исследование по определению экстрагента, максимально извлекающего комплекс БАВ из корней любистока лекарственного. Для этого использовали спирт этиловый различной концентрации (95%, 70%, 40%) и воду очищенную (табл. 1).

 

Таблица 1 – Экстрактивные вещества в корнях любистока лекарственного методом однократной экстракции

Растворитель			Результат определения (M±SD)
Вода очищенная			24,46±0,23
Спирт этиловый 40%			21,45±0,25
Спирт этиловый 70%			19,83±0,12
Спирт этиловый 95%			16,10±0,098
Метрологические характеристики методики определения
Растворитель		95% ДИ		S		Ɛ, %
Вода очищенная	24,46	24,28-24,64		0,09	0,19	1,90	0,8
Спирт этиловый 40%	21,45	21,32-21,70		0,10	0,21	2,40	0,99
Спирт этиловый 70%	19,83	19,77-19,95		0,05	0,12	1,50	0,6
Спирт этиловый 95%	16,10	16,05-16,20		0,04	0,19	1,22	0,5

Согласно проведенному анализу, наибольшее количественное содержание экстрактивных веществ обнаружено при использовании в качестве экстрагента спирта этилового с концентрацией 40% (21,45%) и воды очищенной (24,46%), что указывает на максимальное извлечение экстрактивных веществ указанными растворителями. Минимальный выход экстрактивных веществ получен при извлечении 95% спиртом этиловым и составляет 16,1% и соответствует извлечению из корней любистока лекарственного жирорастворимых компонентов. К таким веществам можно отнести, каротиноиды, жирорастворимые витамины К, Е, F, стероиды, фитол и эфирные масла. С понижением доли спирта этилового в составе растворителя содержание водорастворимых компонентов увеличивается. Из водорастворимых веществ, входящих в состав корней любистока, можно отметить фенольные соединения, углеводы, водорастворимые витамины, например, аскорбиновая кислота.

Ошибка методики определения не превышала 5% уровня, что свидетельствует о приемлемости результатов исследования по методике определения.

Проведение многократной экстракции позволило значительно увеличить из растительного сырья экстрагирование веществ, обладающих биологически активными свойствами. Для этого использовали спирт этиловый концентрацией 40% и очищенную воду, при экстрагировании которыми наблюдали максимальный выход БАВ из сырья любистока лекарственного, по сравнению с таковым при однократной экстракции (табл. 2). Тенденция изменения выхода экстрактивных веществ не поменялась, но количество сухого остатка увеличилось в 2,2 раза для воды очищенной и в 2,3 раза для спирта этилового. Ошибка среднего результата определения вновь не превышала 5 % уровня (результаты исследования по методике определения – приемлемые).

 

Таблица 2 – Экстрактивные вещества в корнях любистока лекарственного методом многократной экстракции

Растворитель			Результат определения (M±SD)
Вода очищенная			52,47±3,37
Спирт этиловый 40%			48,24±0,88
Метрологические характеристики методики определения
Растворитель		95% ДИ		S		Ɛ, %
Вода очищенная	52,47	51,89-54,15		0,75	1,5	7	2,87
Спирт этиловый 40%	48,24	47,91-49,07		0,36	0,7	3,7	1,5

 

Таким образом, при проведении настоящего исследования получены следующие результаты. При определении экстрактивных веществ в корнях и корневищах любистока максимальное их извлечение отмечалось при проведении многократной экстракции в случае использования в качестве экстрагента воды очищенной (52,47%) и спирта этилового 40% (48,24%). При использовании метода однократной экстракции выход экстрактивных веществ был в 2 раза ниже, по сравнению с выходом БАВ при многократной экстракции.

Полученный результат исследования является важной частью фармакогностического изучения растения, произрастающего в исследуемом регионе. Дальнейшее изучение эктрактивных веществ, фитохимического состава и фармакологического действия на организм позволит отнести любисток лекарственный к группе лекарственных растений, что в последствии позволит использовать его для создания большего количества фитопрепаратов на основе его экстрактов.

Выводы

1. В ходе проведённого исследования по извлечению экстрактивных веществ различными методами экстракции определено, что максимальное извлечение экстрактивных веществ в сырье любистока лекарственного при экстрагировании водой очищенной составило 52,47% и спиртом этиловым 40%–48,24% методом однократной экстракции. Методом многократной экстракции количество извлекаемых БАВ увеличивалось в 2 раза, по сравнению с методом однократной экстракции, что позволяет выделить максимальное количество экстрактивных веществ, а, следовательно, и действующих веществ из сырья любистока лекарственного.
2. Оптимальным растворителем для извлечения БАВ с максимальным их выходом являются вода очищенная и спирт этиловый 40%. Для наиболее полного извлечения БАВ следует проводить многократное экстрагирование.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Пастушенков Л.В. Лекарственные растения. Использование в народной медицине и в быту / Л.В. Пастушенков, А.Л. Пастушенков, В.Л. Пастушенков. СПб.: БХВ -Петербург, 2012. 432 с.
2. Novák, I. Effect of harvesting time and plant age on some quality parameters of lovage (Levisticum officinale Koch.) / Novák // Acta Hortic. 2002. – Vol. 576. – P. 311-314.
3. Donkor, P.O. Locally and traditionally used Ligusticum species - A review of their phytochemistry, pharmacology and pharmacokinetics / P.O. Donkor, Y. Chen, L. Ding et al. // J Ethnopharmacol. – 2016. – Vol. 194. – P. 530-548.
4. Bylaite, E. Dynamic deadspace-gas chromatography-olfactometry analysis of different anatomical parts of lovage (Levisticum officinale Koch.) at eight growing stages. / E. Bylaite, J.P. Roozen, A. Legger et al. // J Agric Food Chem. – 2000. – 48(12). – P. 6183-90.
5. Ciocarlan, A. Chemical composition and antimicrobial activity of the Levisticum officinale W.D.J. Koch essential oil / A. Ciocarlan, I. Dragalin, A. Aricu et al. // Chemistry journal of Moldova. General, Industrial and Ecological Chemistry. – 2018. – Vol. 13(2). – P. 63-68.
6. León, A. (1)H and DOSY NMR spectroscopy analysis of Ligusticum porteri rhizome extracts / A. León, M.I. Chávez // Magn Res Chem – 2011. – Vol. 49(8). – P. 469-76.
7. Sprea, R.M. Chemical and bioactive characterization of the aromatic plant Levisticum officinale W.D.J. Koch: a comprehensive study / R.M. Sprea et al. // Food Funct. – 2020. – Vol. 11(2). – P.1292-1303.
8. Валентинов, Б.Г. Сырье традиционной китайской медицины. Rhizoma chuanxiong корневище любистока Сычуаньского / Б.Г. Валентинов, Э.М. Наумова, М.М. Олейникова // Вестник новых медицинских технологий. – 2005. – №3-4. – С. 97-100.
9. Assessment report on Levisticum officinale Koch, radix. – 2012 EMA/HMPC/524623/2011 Committee on Herbal Medicinal Products (HMPC)
10. Правила сбора и сушки лекарственных растений: сборник инструкций / отв. ред. А. И. Шретер и др. - М.: Медицина, 1985. – 328 с.
11. Государственная Фармакопея РФ. Том 1 / Министерство здравоохранения РФ –14-е изд. – Москва, 2018. – 1814 с.
12. Гринкевич, Н.И. Химический анализ лекарственных растений: Учебное пособие для фармацевтических вузов / Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронич, М.Я. Ладыгина и др.: М: Высшая школа, 1983. - 176 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Pastushenkov L.V. Lekarstvennye rastenija. Ispol'zovanie v narodnoj medicine i v bytu [Medicinal plants. Use in folk medicine and in everyday life] / L.V. Pastushenkov, A.L. Pastushenkov, V.L. Pastushenkov. St. Petersburg: BHV -Petersburg, 2012. 432 p.
2. Novák, I. Effect of harvesting time and plant age on some quality parameters of lovage (Levisticum officinale Koch.) / I. Novák // Acta Hortic. 2002. – Vol. 576. – P. 311-314.
3. Donkor, P.O. Locally and traditionally used Ligusticum species - A review of their phytochemistry, pharmacology and pharmacokinetics / P.O. Donkor, Y. Chen, L. Ding et al. // J Ethnopharmacol. – 2016. – Vol. 194. – P. 530-548.
4. Bylaite, E. Dynamic deadspace-gas chromatography-olfactometry analysis of different anatomical parts of lovage (Levisticum officinale Koch.) at eight growing stages. / E. Bylaite, J.P. Roozen, A. Legger et al. // J Agric Food Chem. – 2000. – Vol. 48(12). – P. 6183-90.
5. Ciocarlan, A. Chemical composition and antimicrobial activity of the Levisticum officinale W.D.J. Koch essential oil / A. Ciocarlan, I. Dragalin, A. Aricu et al. // Chemistry journal of Moldova. General, Industrial and Ecological Chemistry. – 2018. – Vol. 13(2). – P. 63-68.
6. León, A. (1)H and DOSY NMR spectroscopy analysis of Ligusticum porteri rhizome extracts / A. León, M.I. Chávez // Magn Res Chem – 2011. – Vol. 49(8). – P. 469-76.
7. Sprea, R.M. Chemical and bioactive characterization of the aromatic plant Levisticum officinale W.D.J. Koch: a comprehensive study / R.M. Sprea et al. // Food Funct. – 2020. – Vol. 11(2). – P.1292-1303.
8. Valentinov, B.G. Syr'e tradicionnoj kitajskoj mediciny. Rhizoma chuanxiong kornevishhe ljubistoka Sychuan'skogo [Raw materials of traditional Chinese medicine. Rhizoma chuanxiong rhizome of Sichuan lovage] / B.G. Valentinov, E.M. Naumova, M.M. Oleinikova // Vestnik novyh medicinskih tehnologij [Bulletin of New Medical Technologies]. - 2005. - No.3-4. - pp. 97-100.
9. Assessment report on Levisticum officinale Koch, radix. - 2012 EMA/HMPC/524623/2011 Committee on Herbal Medicinal Products (HMPC)
10. Pravila sbora i sushki lekarstvennyh rastenij: sbornik instrukcij [Rules for collecting and drying medicinal plants: a collection of instructions] / ed. by A. I. Schroeter et al. - M.: Medicine, 1985. - 328 p.
11. Gosudarstvennaja Farmakopeja RF [The State Pharmacopoeia of the Russian Federation]. Volume 1 / Ministry of Health of the Russian Federation -14th ed. - Moscow, 2018– - 1814 p.
12. Grinkevich, N.I. Himicheskij analiz lekarstvennyh rastenij: Uchebnoe posobie dlja farmacevticheskih vuzov [Chemical analysis of medicinal plants: A textbook for pharmaceutical universities] / N.I. Grinkevich, L.N. Safronich, M.Ya. Ladygina et al.: Moscow: Higher School, 1983. - 176 p.