Химики утроили пользу от солянки | Новости науки
Новый способ извлечения полезных веществ из растительного сырья разработали в Санкт-Петербурге. Ключевым фактором повышения эффективности оказалась вязкость используемого растворителя, сообщили в пресс-службе Санкт‑Петербургского государственного университета.
Химики СПбГУ и Военно‑медицинской академии имени С. М. Кирова выяснили, что при выделении ценных компонентов из сырья необходимо подбирать не только химический состав растворителя, но и его вязкость. При таком подходе итоговый выход антиоксидантов и полифенольных соединений из лекарственного растения солянка холмовая вырос в несколько раз, что значительно упрощает разработку новых лекарств и биологически активных добавок на натуральной основе.
Фитосырье содержит множество полезных элементов, которые способны бороться с воспалением и защищать клетки организма от повреждений. Среди таких соединений: флавоноиды из яблок, фруктов и ягод, полифенолы из розмарина, базилика и других культур, танины из дуба, ели и прочих деревьев. Обычно их добывают из природных источников в лабораторных условиях с помощью органических растворителей, загрязняющих окружающую среду и небезопасных для человека. Поэтому экстракты — растительные концентраты — приходится дополнительно очищать, что усложняет процесс производства медикаментов.
Есть и другой подход, при котором в качестве экстрагента используется обычная вода — это безопаснее и экологичнее, однако такой вариант недостаточно эффективен. Поэтому ученые ищут простые и «зеленые» альтернативы для получения максимального количества действующих ингредиентов из лекарственных трав.
Исследователи Санкт‑Петербургского государственного университета разработали эффективный способ выделять биоактивные компоненты из фитосырья Salsola collina (солянка холмовая). Эта степная флора вырабатывает большое количество противовоспалительных веществ, а также молекулы, защищающие клетки печени и нервной ткани от разрушения.
Химики использовали глубокие эвтектические растворители — смеси двух или более компонентов, например, органических кислот, сахаров или спиртов. Температура плавления таких составов значительно ниже, чем у каждого из их ингредиентов по отдельности. Эти смеси безопасны для живых организмов, легко разлагаются в окружающей среде и при этом способны растворять самые разные соединения, поэтому они перспективны для выделения биологически активных веществ из натурального сырья.
Специалисты создали 11 разных растворителей и применили их для извлечения полезных элементов из солянки холмовой. Для этого биомассу высушили, измельчили, смешали с экстрагентом и обработали ультразвуком. После этого твердые остатки убрали, а в полученном растворе — вытяжке — оценили количество биологически активных веществ.
Оказалось, что экстрагент должен быть 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 среды именно при такой вязкости удается извлечь из солянки холмовой максимальное количество ценных соединений — полифенолов, флавоноидов и танинов.
При этом авторы работы подчеркивают, что для выделения разных биоактивных компонентов из одной и той же культуры нужны экстрагенты разного состава. Так, полифенолы и флавоноиды, защищающие организм от старения и хронических заболеваний, лучше извлекаются с помощью эвтектических смесей на основе молочной, малоновой и яблочной кислот. Танины — молекулы, борющиеся с воспалением, — эффективно добываются спиртовыми и содержащими сахара составами.
«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 разработали первую 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», — рассказал профессор кафедры аналитической химии СПбГУ, лауреат премии Президента РФ для молодых ученых Андрей Шишов.
Исследователи также протестировали антимикробные свойства компонентов, выделенных из солянки холмовой. Для этого экстрагенты добавили в питательные среды с разными микроорганизмами. Оказалось, что соединения в кислотных средах 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 микробов.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в научном журнале Microchemical Journal.