Календулы цветки (Calendulae officinalis flos): методы выделения фракций биологически активных веществ

Abstract

ВВЕДЕНИЕ. Актуальной задачей фармацевтической отрасли является разработка ресурсосберегающих технологий производства лекарственных средств (ЛРС). Один из способов эффективного использования лекарственного растительного сырья – технологии, позволяющие получать продукты с различным фармакологическим действием в одном технологическом цикле. В настоящее время отсутствует регламентированный способ обработки данного вида сырья, который бы позволил разрабатывать лекарственные препараты на основе календулы цветков с заданным фармакологическим действием. В странах Евразийского экономического союза (ЕАЭС) для переработки сырья календулы используются методы экстракции, направленные на получение в одном технологическом цикле только одной фракции БАВ (только флавоноидов или только каротиноидов). ЦЕЛЬ. Оценка возможности получения фракций биологически активных веществ разной полярности (каротиноиды, флавоноиды и полисахариды) из календулы цветков путем использования поэтапной обработки лекарственного растительного сырья в одном технологическом цикле. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Экстракцию каротиноидов календулы цветков проводили гексаном. Дополнительно для предварительной обработки сырья использовали термическое воздействие. Количественное определение каротиноидов и флавоноидов выполняли спектрофотометрическим методом, полисахаридных фракций — гравиметрическим. После отгонки гексана был получен твердый маслянистый остаток, который растворяли при механическом перемешивании в масле для получения масляного экстракта. Выполняли трехэтапную обработку: экстракция гексаном (экстракция слабополярным органическим растворителем каротиноидов), экстракция смесью вода/ацетон в отношении 30/70 по объему (выделение флавоноидов) и экстракция водой (осаждение полисахаридов). РЕЗУЛЬТАТЫ. Максимальное количество каротиноидов (~4%) содержится в липофильных вытяжках, полученных при однократной экстракции гексаном и ее комбинации с термообработкой, при водно-органической экстракции их содержание меньше в десять раз. Масляные экстракты были получены из твердого маслянистого остатка после отгонки гексана при температуре его кипения, содержание биологически активных веществ в них сопоставимо с исходным. Предварительная экстракция гексаном увеличивает выход флавоноидов на 68,5% при водно-органической экстракции и снижает его в 1,7 раза при водной экстракции по сравнению с нативным сырьем, что сопровождается уменьшением их содержания во фракции водорастворимых полисахаридов практически в 10 раз. С введением новых этапов обработки суммарное содержание и содержание отдельных полисахаридных фракций снижается с повышением степени их чистоты. Соотношение полисахаридных фракций не изменяется при использовании всех примененных способов обработки. ВЫВОДЫ. Поэтапная обработка сырья календулы цветков позволяет в одном технологическом цикле выделить три фракции, содержащие повышенное количество каротиноидов (в 3,3 раза), флавоноидов (на 44,8%) и полисахаридов (на 41,3%) соответственно в сравнении с нативным сырьем. Полученный продукт характеризуется более высокой степенью чистоты, чем продукт, полученный при предобработке с применением двукратной экстракции гексаном, или из нативного сырья. Метод рекомендовано использовать для получения лекарственных средств, обогащенных конкретной группой БАВ, или с меньшим содержанием примесей

INTRODUCTION. The pharmaceutical industry aims at developing sustainable resource-saving technologies for manufacturing medicines. Approaches to the effective use of herbal drugs include applying technologies yielding compounds with various pharmacological effects in one production cycle. To date, no standardised herbal drug processing technology has been designed to produce calendula flower based medicinal products with various pharmacological effects. The Member States of the Eurasian Economic Union (EAEU) process calendula flowers by extraction methods yielding one fraction of biologically active substances per cycle (either only flavonoids or only carotenoids). AIM. This article aimed to investigate the possibility of stepwise processing of calendula flowers to obtain biologically active substances with different polarities (carotenoids, flavonoids, and polysaccharides) per cycle. MATERIALS AND METHODS. The authors extracted carotenoids using hexane. The study included additional thermal pretreatment of the herbal drug. Carotenoids and flavonoids were quantified by spectrophotometry, and polysaccharides were quantified by gravimetric analysis. After hexane removal, the dry oily residue was dissolved in oil with mechanical stirring to obtain the oil extract. The study included a three step processing method that comprised hexane extraction (extraction of carotenoids with a low-polarity organic solvent), extraction with a water–organic solvent system (extraction of flavonoids), and aqueous extraction (precipitation of polysaccharides). RESULTS. The lipophilic extracts obtained by single hexane extraction or by single hexane extraction and heat treatment had the maximum carotenoid content (~4%), which was 10 times the carotenoid content in the extracts obtained using a water– organic solvent system. Oil extracts were prepared from the dry residue left after removing hexane by distillation at its boiling point. The content of biologically active substances in the oil extracts was comparable to that in the intact herbal drug. Water–organic solvent extraction yielded 68.5% more flavonoids from the herbal drug extracted with hexane than from the intact herbal drug. In contrast, aqueous extraction applied to the intact herbal drug yielded 1.7 times the amount of flavonoids obtained by aqueous extraction preceded by hexane extraction. The water soluble polysaccharide fraction extracted from the intact herbal drug had 10 times the flavonoid content observed in the fraction extracted from the processed herbal drug. Each subsequent processing step decreased the total polysaccharide content and the content of individual polysaccharide fractions and increased their purity. The ratio of polysaccharide fractions remained unchanged across all processing methods tested. CONCLUSIONS. Stepwise processing of calendula flowers ensured that one processing cycle provided three fractions containing increased amounts of carotenoids, flavonoids, and polysaccharides. Relative to the intact herbal drug, there was a 3.3-fold increase in the yield of carotenoids, and the yields of flavonoids and polysaccharides increased by 44.8 and 41.3%, respectively. The resulting product had a higher degree of purity than the products obtained by pretreatment and double hexane extraction or by using the intact herbal drug. The stepwise processing method is advisable for the production of medicines that are enriched with a specific group of biologically active substances or contain smaller amounts of impurities.