Фитохимическое изучение видов рода Penstemon

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Род Penstemon

1.2 Химический состав рода Penstemon

1.3 Биологическая активность рода Penstemon

2. Материалы и методы

3. Экспериментальная часть

3.1 Качественный анализ

3.2 Количественный анализ

4. Результаты и обсуждение

Заключение

Список использованных источников и литературы

Введение

Известно, что многие представители рода Penstemon являются перспективными источниками разнообразных биологически активных веществ.

Актуальность темы

Растения американского рода Penstemon, который насчитывает около 200 видов являются источниками биологически активных веществ, таких как экдистероиды, флавоноиды и иридоиды. Последние представляют наибольшую трудность для извлечения и идентификации, и поэтому являются мало изученной группой соединений.

Цель

Провести комплексное фитохимическое изучение 9 видов рода Penstemon

Задачи

1. Осуществить качественный анализ растительного сырья, установить группы веществ.

2. Определить количественный состав компонентов растительного сырья

1. Литературный обзор

1.1 Род Penstemon

Название рода Penstemon происходит от того, что один из пяти (пент) тычинок стерильна и визуально отличается от других Альтернативный вывод на латыни paene = "почти" и stemon = "нить", снова обращаясь к стерильной пятой тычинки Эпитет "strictus" означает вертикально.

Форма роста: многолетнее травянистое растение. Стебель: 30-70 см высотой, прямостоячий. Листья: темно-зеленые листья; напротив; прикорневые листья линейные, копьевидные, 5-10 см длиной, шириной 2-16 мм шириной, прикорневой розетке 75 см, листья на стебле длиной 4-10 см, шириной 2-7 мм, линейные, часто сложены, сидячие, широко расставленные Соцветие / цветы: фиолетовые или фиолетово- синие, трубчатые; нависающие верхние лепестки венчика наклонены вперед, как крыша крыльца, нижние доли наклонены вниз; цветы порядка 2,5 см, вдоль одной стороны ствола; тычинки- скрученные головки с белыми волосками. Плоды-коробочки длиной 8-13 мм

Этот вид можно отличить по его фиолетовым или фиолетово- синим цветкам, узким листьям и пыльцевым мешочкам, которые имеют небольшое количество длинных белых волосков, которые легко увидеть невооруженным глазом.

Многолетнее; может жить 6-7 лет Легко выращивается из семян Семена не требуют периода холодной стратификации. Фотосинтетический путь: C3Цветет с июня по июль.

Распределение: Южный Вайоминг в штат Юта, Нью-Мексико, Аризона и на высоте 1800 до 3000 м

Привлекательный для бабочек, колибри, и пчел. Некоторые индейские племена использовали его для лечения различных заболеваний, как для наружного, так и для внутреннего применения Используется в качестве срезанных цветов декоративного растения.

Penstemon wippleanus

Whipple's Beardtongue-многолетнее травянистое растение с хохлатыми стеблями, которые достигают высоты 2-6 дм и возникают из мелкой, разветвленной корневой шейки. Плод представляет собой коробочку 6-9 мм длиной с редким железистым опушением наверху. Цветет в конце июля-начале августа.

Этот вид обитает в открытых, каменистые склоны в лугах и редколесьях субальпийских и альпийских зон. Только недавно в Монтане была найдена популяция на открытом лугу и прилегающих лесах вдоль горного склона и ниже осыпи склонов в районе верховьев небольшой речки. Сопутствующие виды: полынь ludoviciana (западная полынь,кострецы сarex vallicola (долина осока), кипрей latifolium, земляника виргинская), гравилаты,), борщевик обыкновенный, перловник, Роа glaucifolia (мятлик белый), трищетник spicatum (шип трищетник), и валериана двудомная (северная валериана).

1.2 Химический состав рода Penstemon

Химический анализ Penstemon campanulatus (CAV).

Новый иридоидные глюкозид 10-isovaleroyl-dihydropenstemide, наряду с известными девятью соединения был изолирован от надземной части Penstemon campanulatus (CAV). Willd.

Известные соединения включают в себя три иридоидные гликозида, один фенилпропаноидного глюкозид, один монотерпеновый глюкозид, один монотерпеновый лактон и три флавоноида. Их структуры выяснены на основе спектральногоанализа.. Дополнительно четыре фенольные кислоты, а также жирные кислоты определяли путем анализа ГХ-МС. Все выделенные соединения и неочищенные экстракты анализировали на их антимикробную деятельности против грамотрицательных шесть положительных отрицательных бактерий, а также в отношении трех патогенных грибов человека.

Род Penstemon, принадлежащие к недавно заново определенным(в соответствии с последними генетических исследований) в семействе Plantaginaceae ранее считавшимся представителем семейства, Scrophulariaceae, составляет крупнейший род эндемичных цветковых растений Севера.Виды из этого рода (около 280), называемые penstemons или борода-языки, различаются по размеру и форме, а также по местам обитания (например, тундры, пустыни,горы, луга и т.д.). В связи с широким разнообразием их цветочных форм и цветов, penstemons популярны как декоративные растения и в настоящее время выведено около 1500 гибридов и сортов Несколько видов Penstemon широко использовались в прошлом коренными американцами, как лекарственное растения со многими различнымисвойствами, такими как болеутоляющее (например, Penstemon acuminatus), слабительное (Penstemon confertus), заживление ран (Penstemon deustus) или противовоспалительное (Penstemon fruticosus вар. Scouleri), однако некоторые из них до сих пор используемые в народной медицине мексиканцами (например Penstemon campanulatus, Penstemon gentianoides)

Предыдущие фитохимические исследования рода Рenstemon

показали, что доминирующими соединиями в нем являются различные типы иридоидов и их гликозидов,а также монотерпены и phenylethanoid глюкозиды

П. campanulatus (CAV). Willd., Название переводится как "колокол, как Penstemon",характерный признак вида-наличие колоколообразных цветов Цвет гипантия колеблется от бледно-розового до темно-красного, фиолетового, иногда встречается белый

1.3 Биологическая активность рода Penstemon

Чистые выделенные соединения, упомянутые выше (за исключением 5 из-за небольшого количества), а также метанольные и дихлорметановые неочищенные экстракты были проверены на их антимикробную активность против двух грамположительных бактерий: S. стафилококк эпидермальный и С., четыре вида грамотрицательных бактерий: E.coli, Е. клоаки, К. пневмонии и синегнойной и три вида водорослей патогенных для человека: C. Albicans, С. tropicalis и С. glabrata.

Антибактериальные исследования показали, что сырой метанольный экстракт растения показала самые сильные антибактериальной активностью (МИК 0.45-1.47 мг / мл) и слабую противогрибковую активность, в то время как монотерпеновый глюкозид (6) по сравнению со всеми анализировали соединений, появил наибольшую активность в отношении всех тестируемых микроорганизмов (бактерий и грибков с МИК 0.50-2.30 мг / мл). Кроме того, loliolide (7) показали интересный противомикробный профиль с широкой противомикробной активностью, слабее, чем монотерпеновый гликозид, в то время как все флавоноиды демонстрируют слабую активность. Следует отметить,, что все исследованные иридоиды оказались очень активными в отношении грамположительных бактерий, умеренными против грамотрицательных, пока они были неактивны в отношении испытуемых водорослей,которые находятся в соответствии с предыдущими исследованиями иридоидов и иридоидных гликозидов.

2. Материалы и методы

В качестве материала используются высушенные и измельченные побеги девяти видов рода Penstemon, а так же их цветки и плоды.Для того, чтобы продемонстрировать зависимость накопления биологически активных соединений в растении от фазы его онтогенеза, рассматриваются виды как на стадии вегетации, так и на стадии бутонизации,цветения и плодоношения.

Реактивы, используемые в работе:этиловый спирт, хлороформ, уксусная кислота, серная кислота.

В данной работе применятся методика ТСХ, ВЭЖХ и спектрофотометрии.

Тонкослойная бумажная хроматография используется для разделения биологически активных веществ, их визуализации и идентификации.В качестве твердой фазы(сорбента)-аллюминиевые пластинки с силикагелем,в качестве подвижной фазы-органические растворители в различных соотношениях.

В табл1 приведены примеры использования различных систем растворителей и различных проявителей.

Метод препаративной хроматографии заключается в следующем:на стеклянную пластинку наносят смесь сорбентов, дают высохнуть в течение 24 ч.После этого пластинку активируют нагреванием при…, удаляя излишки влаги.Экстракты растительного сырья наносят на пластинку в виде коротких полосок, при этом участок шириной примерно…см оставляют «холостым». Пластинку помещают в систему растворителей на несколько часов. После ого, как подвижная фаза…, получившуюся хроматограмму рассматривают в УФ-свете, отмечают видимые пятна.Проявляют раствором ванилина в серной кислоте, визуализируют вещества, содержащиеся в растительном сырье по наличию пятен различных цветов.Окрашенные участки вместе с твердой фазой снимают с поверхности пластинки, заливают спиртом(повторно экстрагируют), фильтруют, удаляя частицы сорбента, и после этого определяют концентрацию того или иного вещества с помощью метода масс-спектрометрии.

Таким образом, препаративная хроматография позволяет провести как качественный, так и количественный анализ растительного материала.

Таблица 1 - Разделение веществ методом ТСХ

иридоидыб- allamcidin and в-allamcidin	Plumeria rubra	хлороформ / этилацетат / метанол (3: 3: 1	Ванилин в серной кислоте	A General Description of Apocynaceae Iridoids Chromatography Ana Claudia F. Amaral, Aline de S. Ramos, Jose Luiz P. Ferreira, Arith R. dos Santos, Deborah Q. Falcao, Bianca O. da Silva, Debora T. Ohana and Jefferson Rocha de A. Silva
иридоиды	Penstemon strictus	Хлороформ-этанол(3:1)

3. Экспериментальная часть

3.1 Качественный анализ

Для определения качественного состава растительного сырья использовали метод тонкослойной хроматографии. На пластинки с силикагелем наносили небольшое количество спиртовых экстрактов 9 видов рода Penstemon. В качестве контроля наносили чистое соединение-экдистерон 20-е, а так же сборный экдистерон. Присутствие зеленых пятен на уровне контрольных образцов говорит о присутствии в растительном сырье фитоэкдистероидов. Кроме того, были визуализированы и другие группы соединений, такие как флавоноиды и иридоиды. На рисунке 1 представлена хроматограмма спиртового экстракта.

Рисунок 1-Хроматограмма спиртового экстракта видов рода Penstemon A-P.Stri. B-P.cam C-P.dig…..

Примечание-Флавоноиды проявляются в виде желтых пятен, иридоиды-в виде сиреневых пятен, розовые пятна-неизвестные соединения.

3.2 Количественный анализ

penstemon фитохимический анализ хроматография

Определение количественного состава растительного сырья осуществлялось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)

4. Результаты и обсуждение

В зависимости от физических свойств, в частности, значений диэлектрической проницаемости (s), растворов, вещества, используемые в экстракции растительного сырья, принято разделять на три основные группы: полярные, малополярные и неполярные. К первой относят, например, воду, метиловый спирт, ко второй этиловый, изопропиловый, бутиловый спирты, к третьей - этилацетат, хлороформ, гексан и др.Для оценки возможностей экстракции иридоидов нами были выбраны представители каждой из этих групп.. Анализ данных свидетельствует о том, что экстракция травы Penstemon неполярными (гексан) или высокополярными (вода) растворителями не позволяет извлечь значительных количеств иридоидов. Наибольший выход иридоидов получили при использовании водно-спиртовых смесей, относящихся, вероятно, к промежуточным (по полярности) экстрагентам. В то же время применение малополярных растворителей (этанол, изопропанол) позволяет достичь значительного содержания иридоидных гликозидов в извлечениях.

На основании полученных данных нами исследовалась возможность применения для экстракции растительного масла (в частности, соевого), традиционно относимого к числу малополярных экстрагентов, а также композиции соевого масла с этанолом. Данные количественного определения иридоидов представлены на рисунке. Интересно отметить, что иридоидные гли- козиды переходят в соевое масло в достаточно большом количестве, а добавление этанола приводит к увеличению их содержания в извлечениях. Вероятно, это можно объяснить влиянием на процесс экстракции таких факторов, как изменение вязкости экстрагента, его проникающей способностью, растворимостью этанола в соевом масле и др.

Сопоставляя результаты количественного анализа изученной серии извлечений, следует отметить, что для образцов, полученных с использованием 96 % этанола, изопропанола и соевого масла,определены близкие значения суммарного содержания иридоидов -- около 400 мг/л. Кроме того, по способности извлекать соединения этой группы комбинированные экстрагенты (масло соевое с добавлением этанола) не уступают 40 % этиловому спирту, признанному авторами оптимальным для экстракции иридоидов травы Penstemon

Особо необходимо отметить соотношение содержания иридоидов в настойке пустырника и образце, полученном с использованием комбинированного экстрагента масло соевое - 96 % этанол. В образце 11 обнаружено всего в 1,13 раза больше иридоидов, а по соотношению сырье - экстрагент он в 2 раза концентрированнее, чем образец 10. Следовательно, по содержанию иридоидов образец, полученный при комбинировании соевого масла с 96 % этанолом, близок к настойке пустырника.

Сопоставление качественного состава иридоидов, выделяемых из травы пустырника различными растворителями, проводили на основании данных ТСХ- анализа. Наибольшее число пятен на ТСХ- хроматограмме обнаружено в излечении, полученном с использованием 70 % этанола. По 7 пятен- этанольные и этилацетатные извлечения. Меньше всего пятен (4) на хроматограмме изопропанольного извлечения. При рассмотрении хроматограмм обнаруживали две группы пятен со значениями Rf0,2 - 0,6 и со значениями 0,7 - 0,98. При этом в первой группе доминировало соединение со значением Rf 0,55 + 0,03, а во второй - соединения с Rf 0,85 + 0,03 и 0,96 + 0,01. Интересно отметить, что в водном извлечении вторая группа пятен практически отсутствует; в гексановом извлечении все пятна очень бледные, т.е. соединения присутствуют в следовых количествах. В этилацетатном извлечении спектр соединений практически такой же, как в спиртовых извлечениях.

Результаты ТСХ-анализа подтвердили, что иридоиды пенстемона экстрагируются соевым маслом. Следует также отметить, что использование водно-спиртовых смесей для увлажнения сырья с последующим экстрагированием соевым маслом привело к некоторому расширению спектра извлекаемых иридоидов, который оказался близок к набору соединений, обнаруженных в спиртовых извлечениях.

В результате проведенных исследований показана перспективность использования для извлечения иридоидных гликозидов из травы Penstemon не только спиртов различной концентрации, но и других малополярных экстрагентов, в частности, комбинаций соевого масла и этанола.

Заключение

Выполнено фитохимическое исследование 9 видов рода Penstemon, включающее в себя качественный и количественный анализ биологически активных соединений. Выделены и идентифицированы вещества трех групп: флавоноиды, экдистероиды и иридоиды. Выявлены закономерности распространения иридоидов в различных надземных органах растений. Подтверждена возможность использовать виды P.strictus и P.campanulatus в качестве перспективного источника иридоидов.

Список использованных источников и литературы

1. Благовещенский А.В. Биохимические основы эволюционного процесса у растений. -М. -Л. - 1950. -268с.

2. Высочина Г.И. Флавоноиды сибирских видов рода Polygonum L. в связи с систематикой рода: автореф. дис.... кандидата биологических наук / Г.И. Высочина. -Томск, 1969. - С. 12 -22.

3. Дайнен Л. Стратегия оценки роли фитоэкдистероидов как детеррентов по отношению к беспозвоночным - фитофагам // Физиология растений. -- 1998. --Т.45. -- №3. -- С. 347--359.

4. Зибарева Л.Н., Балтаев У.А., Свиридова Т.П., Саатов З., Абубакиров Н.К. Виды рода Lychnis L. -перспективные источники экдистероидов // Растительные ресурсы. -.1995 -Вып. 4.

5. Яцюк Я.К., Сегаль Г.М. О выделении экдистерона // Химия природных соединений. - 1970. -№ 2. - С. 281.

6. Domэґnguez M, Camilo Marэґn J, Esquivel B, Carlos L. Ceґspedes. Pensteminoside, an unusual catalpol-type iridoid from Penstemon gentianoides HBK (Plantaginaceae) // Phytochemistry.-2007.-№ 68.-P. 1762-1766.

7. Gornall R.J., Bohm B.A., Dahlgren. The distribution of flavonoids in angiosperms // Bot. Notiser. -1979. -V. 132. -P. 1-30.

8. Harborne J.B. The Biochemical Systematics of Flavonoids // The Flavonoids / Eds. J.B. Harborne, T.J. Mabry, H. Mabry. -L. -1975. -P. 1056--1095.

9. Weimarck G. On «numerical taxonomy» // Taxon. -V. 21. -№ 6. - 1972. - P. 615-618.

10. Rodriguez-Loaiza P., Lira-Rocha A., Ruiz de Esparza R., Jimenez-Estrada M. Compounds isolated from Penstemon eximeus//Biochemical Systematics and Ecology.-2003.-№ 31.-P.437-438.

Размещено на Allbest.ru