Ученые выяснили, что при извлечении полезных веществ из растений важно подбирать не только химический состав растворителя, но и его вязкость. Оптимизировав этот показатель, специалисты смогли в несколько раз увеличить выход антиоксидантов и полифенольных соединений из лекарственного растения солянка холмовая. Полученные данные значительно упростят разработку новых лекарств и биологически активных добавок. Результаты исследования, поддержанногогрантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованыв Microchemical Journal.
Лекарственные растения содержат множество полезных соединений, которые способны бороться с воспалением и защищать клетки организма от повреждений, — флавоноиды, полифенолы, танины и другие. Обычно их извлекают из растений с помощью органических растворителей, загрязняющих окружающую среду и небезопасных для человека. Поэтому экстракты — биологически активные растительные компоненты — приходится дополнительно очищать, что усложняет процесс производства. Другой способ, когда в качестве растворителя используют обычную воду, безопасен, но недостаточно эффективен. Поэтому ученые ищут простые и экологически чистые альтернативы для получения максимального количества полезных веществ из лекарственных растений.
Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова (Санкт-Петербург) разработали эффективный способ извлекать биологически активные соединения из лекарственного растения Salsola collina (солянка холмовая). Эту степную траву выбрали потому, что она синтезирует большое количество снимающих воспаление веществ, а также молекулы, защищающие клетки печени и нервной ткани от разрушения.
Авторы использовали глубокие эвтектические растворители — смеси двух или более компонентов, например, органических кислот, сахаров или спиртов. Их объединяет общее свойство — температура плавления таких растворителей значительно ниже, чем у каждого из их компонентов по отдельности. Эти смеси безопасны для живых организмов, легко разлагаются в окружающей среде и при этом способны растворять самые разные соединения, поэтому перспективны для выделения биологически активных веществ из растений.
Исследователи создали одиннадцать разных растворителей и использовали их для выделения полезных веществ из солянки холмовой. Растения высушили, измельчили, смешали с растворителем и обработали ультразвуком. После этого фрагменты растений убрали, а в полученном растворе — экстракте — оценили количество биологически активных веществ.
Оказалось, что для эффективной экстракции важно использовать растворитель с определенной вязкостью — примерно в 10–20 раз более вязкий, чем вода, но в 3–6 раз более жидкий, чем растительные масла. Ученые показали, что вне зависимости от химического состава растворителя именно при такой вязкости удается выделить из солянки холмовой максимальное количество биоактивных соединений — полифенолов, флавоноидов и танинов.
При этом авторы подчеркивают, что для извлечения разных биологически активных компонентов из одного и того же растения нужны растворители разного состава. Так, полифенолы и флавоноиды, защищающие организм от старения и хронических заболеваний, лучше выделяются с помощью эвтектических растворителей на основе молочной, малоновой и яблочной кислот. Танины — молекулы, борющиеся с воспалением, — эффективно извлекаются спиртовыми и содержащими сахара эвтектическими растворителями.
Исследователи протестировали антимикробные свойства веществ, выделенных из солянки холмовой. Для этого растворители добавили в питательные среды с разными микроорганизмами. Оказалось, что соединения в кислотных растворителях подавляют рост бактерий, вызывающих нагноение ран, инфекции дыхательных и мочевыводящих путей, — Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus. Это потенциально позволит использовать их при разработке новых препаратов, подавляющих рост вредных бактерий.
«Раньше состав растворителя приходилось подбирать методом проб и ошибок. Мы же показали, что крайне важно поддерживать определенную вязкость. Это значит, что теперь можно заранее предсказывать, сколько воды добавить в тот или иной растворитель, чтобы достичь максимальной эффективности, что поможет значительно ускорить разработку "зеленых" технологий экстракции. Более того, параллельно мы разработалипервую в мире полностью автоматизированную проточную платформу для выделения и обнаружения биоактивных соединений в одном цикле. Система позволяет одновременно извлекать полисахариды и фенольные антиоксиданты с эффективностью, превышающей традиционные методы в 1,5–3 раза», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Шишов, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии Института химии СПбГУ.
Изображение: готовые эвтектические экстракты. Источник: Андрей Шишов.
