English version
На Главную Карта сайта Форма запроса
Искать
 
Сверхкритическая флюидная экстракция

О применении сверхкритических углекислотных экстрактов из растительного сырья в качестве антиоксидантных добавок

Попова И.Ю., Сизова Н.В., Водяник А.Р.

ООО Научно-исследовательский Центр Экологических Ресурсов "ГОРО"
344022, г.Ростов-на-Дону, ул.Б.Садовая,150, оф. 202; E-male: goro@extract.ru; www.extract.ru

Институтхимии нефти Томский филиал СО РАН
634021, г.Томск, пр.Академический,3; E-mail: sizovaNV@mail2000.ru


Было проведено исследование антиоксидантной активности 17-ти сверхкритических углекислотных (СК-CO2) экстрактов - горофитов - из растительного сырья, произведенных НИЦ ЭР "ГОРО", г. Ростов-на-Дону. Исследования были проведены на базе Института химии нефти Томского филиала СО РАН.

Зарубежными исследователями в области сверхкритической экстракции отмечается тот факт, что сверхкритические флюидные экстракты являются более сильными антиоксидантами по сравнению с экстрактами, полученными на основе классических методов [1]. На основании проведенного исследования антиоксидантной активности методом микрокалориметрии было установлено, что все горофиты обладают антиокислительной активностью в различной степени. Для всех экстрактов наблюдается процесс замедления или полное ингибирование окисления, сила которого прямо пропорциональна активности компонентов и их концентрации. По антиокислительной активности все горофиты можно разделить на группы:

  1. содержащие антиоксиданты с высокой константой скорости ингибирования и наличием периода индукции (соединения №1-10, см. табл.1). К этой группе относятся экстракты шалфея, розмарина, калины, моркови, боярышника, граната, грецкого ореха, шиповника, ромашки, петрушки;
  2. содержащие антиоксиданты и тормозящие окисление по иному механизму, без периода индукции (соединения № 11-17, см. табл.1). К данной группе относятся: зеленый чай, тысячелистник, рябина, полынь горькая, фенхель, виноград, облепиха;
  3. экстракты, содержащие два типа ингибиторов. К ним относятся экстракты боярышника, петрушки и моркови.

По литературным данным известно, что наивысшей антиоксидантной способностью обладают травы с высоким содержанием фенольных и полифенольных соединений, а также витаминов А, Е, К и С [2]. Кроме того, антиоксидантную активность проявляют такие биологически активные соединения, как терпеноиды фенольного ряда, такие как карнозол, хамазулен, кумарин, кверцитин и другие, которые обеспечивают эфирным маслам и комплексу жирных кислот, содержащихся в СК-CO2 экстрактах, в частности экстрактам розмарина, антиоксидантные свойства [3,4]. Так, в работе [5] авторы считают, что хамазулен обеспечивает эфирным маслам различного вида тысячелистника антиоксидантные свойства.

По результатам исследований были выявлены горофиты с наибольшей степенью воздействия на перекисные радикалы. Максимальную концентрацию антиоксидантов содержат экстракты шалфея, розмарина, калины и моркови. Для десяти экстрактов (см. таблицу 1) константы скорости ингибирования имеют такие же высокие значения, как и для синтетических антиоксидантов, применяемых в пищевой промышленности. Так, например, экстракт розмарина превысил ионол по мощности взаимодействия с перекисными радикалами в 10 раз.

По уровню антиокидантов в экстрактах шалфея, розмарина, калины и моркови можно отметить, что их содержится, соответственно, в 10; 5; 4,2 и в 4 раза больше, чем в масле рыжика ярового (Camelina Sativa (L.) Crantz.), полученного холодным прессованием. Масло рыжика, взятое в качестве сравнения, в ряду жирных масел отличается стабильностью вследствие высокой концентрации токоферолов и каротиноидов [6].

Исследования химического состава горофитов показали, что большинство экстрактов содержат эти соединения в разных соотношениях (см. таблицу 1).

Таблица 1. Содержание веществ, влияющих на антиоксидантную активность в горофитах

№/№ Наименование горофита Соединения, обеспечивающие а/окс. эффект Содержание антиоксидантов, 10-2 моль/кг
1. Шалфей (трава) Терпеноиды - до 60% (камфара-6,9, борнеол-1,4, изотуйон-6,9%;кафиофиллен-3%, ледол-6%, эпиманоол-40,9%); стероиды до 7%; токоферолы - 2,15% 10,1
2. Розмарин (трава) Терпены и терпеноиды до 30,3% (борнеол, карен, камфара, вербенол, кариофиллен, кадинен, стероиды), воска до 24% 5,3
3. Ромашка (цветы) Флавоноиды до 30% (фар-незен, хамазулен, бисаболол, кумарин); стеролы - до 14%; токоферолы - до3% ~2
4. Калина (плоды) Каротиноиды , токоферолы - до 1% 1,4
5. Морковь (плоды) Терпены до 16%, флавоноиды - до 9%, стерины - до2% 1,2
6. Боярышник (плоды) Тритерпены до 14%, токоферолы - до 1%, каротиноиды - до 80 мг% 0,8
7. Гранат (семена) Бензойная к-та - до 0,1%, стеролы - 1,3%; токоферолы - 0,19% 0,6
8. Грецкий орех (лист) Терпеноиды до 38% (хиноны - до 20%), стерины - 4,4%, токоферолы - 0,6% 0,5
9. Шиповник (семена) Каротиноиды до 70мг%; токоферолы - до 2% 0,2
10. Петрушка (плоды) Терпены -до 23%, флаваноиды (элемицин, апиол, гермакрон)- до 50%, токоферолы - до 1% 0,2
11. Чай зеленый (лист) Терпеноиды - до 25% (катехины) Присутствие сильных антиоксидантов, полностью ингибирующих окисление, не обнаружено. Данные экстракты замедляют скорость перекисного окисления без периода индукции
12. Тысячелистник (трава) Терпеноиды - до 24% (в т.ч. флавоноиды), стерины -12,3%; воска - 38,6%
13. Рябина (плоды) Флавоноиды - до 1%, карот-иноиды - до 80 мг%, воска - до 2,8%
14. Полынь горькая (трава) Терпены и терпеноиды - до 19% (флавоноиды - до 9%); стероиды - 11,2%; витамины А, Е - до 1%; воска до 60%
15. Виноград (плоды) Токоферолы - до 3%, стерины - до 0,1%
16. Облепиха (плоды) Терпены (гвайен до 1%), каротиноиды до 300 мг%, воска -1%
17. Фенхель (плоды) Терпены - до 50%; терпеноиды - до 10%, токоферолы - до 0,4%

Можно утверждать, что антиокислительная активность горофита (СК-CO2 экстракта) винограда, а также всех экстрактов, полученных из косточек, АО активность объясняется присутствием токоферолов, как у горофита винограда, в составе которого определяются, в основном, токоферолы. Наши исследования по составу виноградного СК-CO2 экстракта подтверждаются и иностранными авторами [7]. Различная АО активность горофитов и, в том числе, всех масляных экстрактов объясняется присутствием различных форм токоферолов, а так же синергической поддержкой каротиноидов, фосфолипидов, витаминов А,С [8].

Физиологическое действие витамина Е обусловлено его участием в окислительно-восстановительных реакциях организма. Свободная ОН-группа обуславливает свойства витамина Е как антиоксиданта [9]. Квантовомеханическими расчетамми и экспериментальными даннымми установлено, что максимальной реакционной способностью обладает -токоферол. Уменьшение АО активности происходит в сторону -токоферола [10].

В химическом составе исследованных горофитов, что характерно для такого типа экстрактов, сочетается присутствие токоферолов и широкого спектра моно-, ди-, три- и тетратерпенов. При этом отмечается следующая закономерность: большое содержание терпеноидов фенольного типа способствует увеличению антиокислительной способности. Так, содержание терпеноидов в горофитах шалфея, розмарина, ромашки, моркови, граната, грецкого ореха и петрушки в сочетании с токоферолами позволяет им полностью ингибировать процесс окисления. При этом наблюдается прямая зависимость от величины содержания этих веществ в экстрактах (см. табл.1). В то же время даже небольшое присутствие терпеноидов фенольного типа усиливает антиоксидантный эффект витамина Е, что можно наблюдать на примерах горофитов калины, ромашки, петрушки, полыни и фенхеля. Здесь так же наблюдается прямая зависимость от процентного содержания как терпеноидов, так и токоферола.

Горофиты шиповника, рябины и облепихи, кроме терпеноидной фракции и витамина Е, имеют в своем составе каротиноиды. Хотя известно, что основным липидным антиоксидантом является витамин Е, но все большее количество данных свидетельствует о том, что он работает в комплексе с другими компонентами, которые синергически дополняют его действие. Так, по данным некоторых авторов каротиноиды, фосфолипиды являются синергистами токоферолов [8].

Горофиты калины и боярышника сочетают в себе терпены, токоферол и каротиноиды, что обеспечивает им положение сильных ингибиторов окисления, тогда как простое содержание каротиноидов в сочетании с низким процентным содержанием фенольных терпеноидов способствует всего лишь снижению скорости окислительного процесса.

Таким образом, можно отметить, что содержание свыше 20% фенольных терпеноидов, относящихся к ингибиторам второго типа, позволяет классифицировать по своему действию ряд СК-CO2 экстрактов как ингибиторы окислительного процесса (розмарин, морковь, шиповник). А содержание токоферола и каротиноидов, относящихся к ингибиторам первого типа, еще более усиливает их антиокислительную способность (шалфей, калина, боярышник, гранат, грецкий орех, ромашка, петрушка). В то же время, отдельное присутствие в экстракте токоферола, каротиноидов или низкое содержание фенольных представителей терпеноидной фракции приводит к проявлению АО действия по типу снижения скорости окислительного процесса. Методически этот прием для оценки АО-активности природных экстрактов применен в работе [11]. Это можно наблюдать на примерах экстрактов зеленого чая, тысячелистника, фенхеля, облепихи, полыни горькой, рябины и винограда.

Наблюдаемая нами взаимозависимость химического состава и антиоксидантной активности дает нам право предполагать, что введение в рецептуру БАДов, пищевой и косметологической продукции горофитов позволит обеспечить им антиоксидантый эффект как на стадии хранения, так и по воздействию на организм человека в целом.
Ввод в косметические композиции и в БАДы СК-CO2 экстрактов шалфея и розмарина в концентрации 0,1-0,3%, а ромашки, калины и моркови в концентрации 0,3-0,5% обеспечит присутствие в продуктах мощных природных антиоксидантов и повысит их окислительную стабильность и биологическую эффективность.


Выводы

  1. На модельной реакции окисления кумола установлено, что все горофиты обладают антиоксидантным действием.

  2. Ингибиторы, обладающие высокой константой скорости ингибирования, содержатся в экстрактах шалфея, розмарина, калины и граната. Концентрация антиоксидантов наиболее высокая в экстрактах шалфея, розмарина, калины, моркови и ромашки.

  3. Содержание свыше 20% терпеноидов фенольного типа позволяет классифицировать по своему действию СК-CO2 экстракты как ингибиторы окислительного процесса второго типа (розмарин, морковь, шиповник).

  4. В экстрактах, содержащих токоферол и каротиноиды, механизм АО реакции осуществляется по первому типу ингибирования, т.е. иначе, чем в присутствие большого количества фенольных терпеноидов и флавоноидов. Скорость окислительной реакции наиболее эффективно снижают экстракты тысячелистника, зеленого чая и фенхеля.

  5. Содержание токоферола и каротиноидов, относящихся к ингибиторам первого типа, еще более усиливает антиокислительную способность экстрактов, содержащих терпеноиды фенольного типа (шалфей, калина, боярышник, гранат, грецкий орех, ромашка, петрушка).

  6. Присутствие в экстрактах по отдельности токоферолов или каротиноидов, а также низкое содержание фенольных представителей терпеноидной фракции способствует снижению скорости окисления, но не более того, что можно наблюдать на примерах зеленого чая, тысячелистника, фенхеля, облепихи, полыни горькой, рябины и винограда.

  7. Целесообразно компоновать экстракты одного типа антиоксидантного действия с другим типом в целях сочетания различных механизмов, предотвращающих окисление липидов, а также в целях обогащения косметических композиций и БАДов фармакотерапевтическим воздействием на организм человека.


Литература

  1. L.T.Talor, V.A.Khorassani, M,Palma et al. Grape-Derived Extracts via Supercritical Fluids.// 92nd AOCS Annual Meeting & Expo Abstracts. - Minneapolis, - v.12, 2001.

  2. Абдуллин И.Ф., Чернышева Н.Н., Турова Е.Н. и др. //Экспрессная оценка антиоксидантной активности растительного сырья. // "Сырье и упаковка". 2002, - №9(28), - с.24-26.

  3. Derrida M. Nervous system benefits of rosmary antioxidant.// 2003. - по материалам интернетсайта: www.ccba.bc.cf.discucc1

  4. Derrida M. Seabuckthorm seed oil antioxidant - natural rosmary antioxidant.// 2003. - по материалам интернетсайта: www.ccba.bc.cf.discucc1

  5. Яцюк В.Я., Сидоренко А.Ф., Сухомлинов Ю.А. Антиоксидантные свойства эфирных масел различных видов тысячелистника.// "Фармацевтический ж-л". 1995, - №6, - с.68-70.

  6. Сизова Н.В., Проскурин А.А., Пикулева И.В., Чикунова Т.М. // Жирнокислотный состав и биологическая активность масла рыжика (Camelina Sativa (L.) Crantz.).// "Сырье и упаковка". 2002, - №9(28), - с.20-21.

  7. Taylor L.T., Khorassani M.A., Palma M., Tech V. Grape-Derived Extracts via Supercritical Fluids.// 2001. - по материалам интернетсайта: www.aocs.org/archives

  8. Сторожок Н.М. // Биоантиоксиданты и фосфолипиды. Механизм сочетанного действия.// М., - Тезисы докладов IV международной конференции "Биоантиоксидант". 16-19 апреля 2002, - с.555-557

  9. Горячева Е.Д., Елошвили Н.Т., Козлов Э.И. // Витамин Е: характеристика и свойства.// Специализированный информ. бюллетень "Масла и жиры". 2003, - №4 (26), - с.6-7.

  10. Белая Н.И., Филипенко Т.А., Николаевский А.Н., Опейда И.А. // О реакционной способности токоферолов как антиоксидантов.// М., - Тезисы докладов IV международной конференции "Биоантиоксидант". 16-19 апреля 2002, - с.655-656.

  11. Никитина В.С., Шендель Г.В., Герчиков А.Я., Ефименко Н.Б. // Флавоноиды листьев малины и ежевики и их антиоксидантная активностьь.// "Хим.-фарм. журнал". - т.34, №11, - 2000, - с.25-27.



Назад  Вверх Версия для печати
Copyright © 2001-2018 Группа компаний «ГОРО»
Сделано в студии «RU-WEB»